Credit: Zhengxing Li

加州大学圣地亚哥分校的工程师们开发了一种微型机器人，这种机器人能够在肺部游动，直接向转移性肿瘤输送抗癌药物。这种方法在老鼠身上显示出了希望，它抑制了已经转移到肺部的肿瘤的生长和扩散，从而提高了与对照治疗相比的存活率。

6月12日发表在《科学进展》杂志上的一篇论文详细介绍了这些发现。

微型机器人是生物学和纳米技术的巧妙结合。他们是约瑟夫·王和张良芳实验室的共同努力，他们都是加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院李宇峰家族化学与纳米工程系的教授。

为了制造微型机器人，研究人员将充满药物的纳米颗粒化学附着在绿藻细胞表面。为微型机器人提供运动的藻类，使纳米颗粒能够在肺部有效地游动，并将治疗有效载荷传递给肿瘤。

这些纳米颗粒由可生物降解的微小聚合物球体制成，球体上装有化疗药物阿霉素，并涂有红血球膜。这种涂层起着至关重要的作用:它保护纳米颗粒免受免疫系统的攻击，使它们在肺部停留足够长的时间，以发挥其抗肿瘤作用。

“它起到了一种伪装的作用，”该研究的第一作者之一李正兴说，他是王和张研究小组的纳米工程博士生。“这种涂层使纳米颗粒看起来像来自人体的红细胞，所以它不会引发免疫反应。”

研究人员指出，这种携带纳米颗粒的藻类配方是安全的。用于制造纳米颗粒的材料具有生物相容性，而所使用的绿藻莱茵衣藻被美国食品和药物管理局认定为安全使用。

这项研究建立在先前Wang和Zhang团队使用类似的微型机器人治疗小鼠致命肺炎的工作基础上。王说:“这是第一批在活体动物肺部进行安全测试的微型机器人。”

图为微型机器人通过气管治疗肺部转移性肿瘤

在之前的工作中，微型机器人使用不同的药物和纳米颗粒的细胞膜组合来对抗引起肺炎的细菌的传播。通过调整这些组件，该团队现在已经定制了微型机器人来对抗肺部癌细胞的扩散。

张说:“我们证明，这是一种平台技术，可以在整个肺组织中积极有效地提供治疗，以对抗不同类型的肺部致命疾病。”

在目前的研究中，患有黑色素瘤转移到肺部的小鼠接受了微型机器人的治疗，这些微型机器人通过插入气管的小管进入肺部。

治疗小鼠的中位生存时间为37天，比未治疗小鼠以及单独服用药物或不含藻类的药物填充纳米颗粒的小鼠的中位生存时间27天有所改善。

“微型机器人的主动游动运动显著改善了药物在肺深部组织的分布，同时延长了保留时间，”李说。“这种增强的分布和延长的保留时间使我们能够减少所需的药物剂量，在保持高生存效率的同时潜在地减少副作用。”

展望未来，该团队正致力于将这种微型机器人治疗推向更大动物的试验，最终目标是进行人体临床试验。