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香港大学用螺旋藻制造的微型机械人——能杀死癌细胞!

时间:2017-11-24     泉源:生物通

几十年来,生物医学工程师们一直试图制造智能给药/手术微型机械人,就像科幻影戏《神奇之旅》(Fantastic Voyage)里的血管飞船一样。

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现在,香港大学质料科学家Li Zhang(音译:张立)团队通过磁力信号可以使用螺旋藻在体内游走,这种生物合成机械人,将以最小副作用的方法实现定点给药和局部微手术等高难度操作,更主要的是,它和它的磁性涂层似乎还能杀死癌细胞!


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螺旋藻(spirulina)是一类由单细胞或多细胞组成的丝状体,看起来像个小弹簧。

迄今为止,科学家们重复试验种种形状的人造机械,有杆状的、管状的、球状的,甚至是比一个细胞还小的笼子状的。为这些细小装备一连供能一直是项挑战,一是大大都供能燃料对人体都具有毒性,二是由于人体富含迷宫般的卵白质和其他分子,怎样控制微型机械的运动偏向也是难点之一。

张博士团队巧妙地运用可以穿透人体且不会造成危险的磁场解决了这些问题。

从这一理念出发,研究职员想设计能在体内移动的磁性元件。经由较量发明,螺旋体的快速扭转效果最好。“让我们感应惊讶的是,自然界就保存这种结构,并且它的体现十分优异,”Max Planck研究所的物理化学家Peer Fischer评价,他并没有加入这项研究。

几年前,张教授和他的团队就从海藻身上找到灵感,创立了一些具有功效的合成微机械人。这次,他们决议使用螺旋藻自己,通过工程刷新使其散发荧光,以便追踪。研究职员试着在体表跟踪了这款荧光机械人后,又使用磁粒子成像(MPI)对其举行体内深层追踪。

MPI是一种常用的医学成像手艺,通过探测注入血液循环中的磁性氧化铁纳米颗粒来天生三维图像。研究职员通过一步法,快速为数百万的螺旋藻“穿”上了铁氧化物((Fe3O4)纳米颗粒涂层使它们磁化。当微型机械人进入体内深层无法通过荧光跟踪时,仍可通过核磁共振继续追踪。

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研究职员视察了微型机械人在大鼠胃部的运动。

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意想不到的肿瘤杀伤功效

这是一款生物相容性很是高且本钱低廉的人体微型机械人战略。微型机械人在体内的降解速率可凭证涂层厚度举行调理。所有降解物对正常细胞不具威胁,唯一破例的是癌细胞。研究批注,体外作育的肿瘤细胞袒露于螺旋藻48小时,90%都被破损了。进一步试验批注,螺旋藻爆发了一种对癌细胞有毒的化合物。

张教授说:“这项手艺还需要举行更多实验检测,好比它是否可携带药物,我们需较量其定点给药的效率是否高于口服或注射注射。现在,它还没准备好上临床,可是,也许10年之后我们就能看到现实版的科幻故事了。”

原文检索:

Multifunctional biohybrid magnetite microrobots for imaging-guided therapy  DOI: 10.1126/scirobotics.aaq1155

 

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