为胃肠道炎症治疗开发的双生物引擎自适应微型/纳米机器人

具有自推进和自导航能力的微型/纳米机器人因其在难以触及的身体组织中可控的运动而引起了药物输送和治疗研究人员的广泛关注。

然而，开发能够跨越多种生物屏障以到达远处病变的自适应微型/纳米机器人仍然是一个挑战。

近日，由中国科学院深圳先进技术研究院(SIAT)蔡林涛教授领导的研究团队开发了一种具有自推进和自适应能力的双生物引擎酵母微/纳米机器人(TBY-robot)，可以自主导航到发炎部位，通过酶-巨噬细胞切换(EMS)提供胃肠道炎症治疗。

研究人员通过将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶不对称地固定在抗炎纳米颗粒包装的酵母微胶囊表面上来构建TBY机器人。在均匀的葡萄糖浓度下，酶的Janus分布可以催化葡萄糖的分解，产生局部葡萄糖梯度，从而诱导TBY机器人自推进运动。

在存在肠内葡萄糖梯度的情况下，口腔TBY机器人向葡萄糖梯度移动以穿透肠粘液屏障，然后通过微折叠细胞转吞作用穿过肠上皮屏障。蔡教授说：“我们发现TBY机器人有效地穿透了粘液屏障，并使用双酶驱动的引擎向肠内葡萄糖梯度移动，显着增强了其肠道保留。

在原位切换到Peyer贴片中的巨噬细胞生物引擎后，TBY机器人通过趋化因子引导的巨噬细胞中继递送自主迁移到胃肠道的发炎部位。蔡教授说：“令人鼓舞的是，TBY机器人使患病部位的药物积累增加了约1000倍，显着减轻了结肠炎和胃溃疡小鼠模型中的炎症并改善了疾病病理。

这种双生物引擎交付策略是使用EMS的序列驱动过程，Peyer的补丁作为转运站。这个过程可以精确地将治疗药物跨越多个生物屏障输送到遥远的、根深蒂固的疾病部位。

蔡教授说：「运输路线与特快专递服务相似，使用不同的交通设施将包裹精确地运送到遥远的目的地。这些自适应TBY机器人代表了精确治疗胃肠道炎症和其他炎症性疾病的安全且有前途的策略。

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