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个性化微型机器人游遍生物壁垒 将药物传递到细胞

华盛顿,2020年4月7日-微米级的微型生物混合机器人可以在体内游动,将药物传递给肿瘤或提供其他载货功能。细菌具有自然的环境感知趋势,这意味着它们可以向某些化学物质导航,也可以使用磁或声信号进行远程控制。

为了取得成功,这些微型生物机器人必须由可以通过人体免疫反应清除的材料组成。它们还必须能够在粘性环境中快速游动并穿透组织细胞来运送货物。

在AIP Publishing于本周在APL Bioengineering上发表的一篇论文中,研究人员通过将基因改造的E. coliMG1655亚菌株和纳米红体(由红血球制成的小结构)相结合,制造出了生物杂交细菌微游动装置。

纳米红血球是通过将细胞排空,保留膜并将其过滤至纳米级大小而从红细胞中衍生出来的纳米囊泡。这些微小的红细胞载体利用生物素和链霉亲和素之间强大的非共价生物键附着在细菌膜上。该过程保留了两个重要的红细胞膜蛋白:连接纳米红体所需的TER119和防止巨噬细胞摄取的CD47。

的大肠杆菌MG 1655作为执行通过主体推进如使用鞭毛旋转的分子发动机的机械工作bioactuator。使用定制的2D对象跟踪算法评估细菌的游泳能力,并以20个视频作为原始数据来记录其性能。

带有携带红细胞纳米红细胞体的细菌的生物混合微游泳器的速度比其他基于大肠杆菌的基于微粒的生物混合微游泳器快40%,并且由于纳米红细胞体的纳米级尺寸以及对血红素密度的调节,该工作证明免疫反应降低。在细菌膜上覆盖纳米红血球。

这些生物杂交型游泳者由于其游泳速度而可以更快地递送药物,并且由于其组成而可以减少免疫反应。研究人员计划继续他们的工作,以进一步调整微型机器人的免疫清除率,并研究它们如何渗透细胞并在肿瘤微环境中释放其货物。

作者Metin Sitti说:“这项工作是实现开发和部署用于治疗性货物运输的生物混合微型机器人的总体目标的重要踏脚石。”“如果将红细胞的大小减小到纳米级并使细菌的身体功能化,您将获得额外的优越性能,这对于将医疗微型机器人转化为临床至关重要。”

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