加州理工開發出酶驅動的微氣泡機器人，并可輸送藥物

美國加州理工學院科學家創造出一種酶驅動的微氣泡機器人，能夠導航至腫瘤處，攜帶抗癌藥物并利用超聲波按需釋放藥物。這種設計簡化了微型機器人的結構和制造方式，同時保持了強大的靶向能力和治療效果。相關研究發表于《自然·納米技術》。

讓微氣泡機器人成為現實

長期以來，微機器人都被寄予了在人體內精確遞送藥物的厚望，但如何讓它們投入實際應用仍很困難。許多微機器人的設計復雜，制造成本高昂，一旦進入活體組織便難以控制。

加州理工學院和南加州大學的研究人員設計出一種新微型機器人，旨在通過將設計簡化為最簡單的形式：一個氣泡來解決這些問題。

與之前依賴3D打印、水凝膠外殼和潔凈室制造的微型機器人不同，這種新型機器人完全由蛋白質外殼包裹的微氣泡制成。這些微氣泡已被廣泛用于醫學成像且具有生物相容性。利用超聲攪拌，團隊可以快速且低成本地生產數千個相同的微氣泡。

該團隊開發的第一個版本包括磁性納米粒子，允許研究人員利用外部磁場引導氣泡朝向目標，并利用超聲成像進行追蹤；第二個版本是完全自主的，通過添加另一種酶（過氧化氫酶），微氣泡機器人可以對在腫瘤和炎癥組織中濃度更高的過氧化氫作出反應。這使氣泡無需成像或外部控制即可向腫瘤移動。

自己動手的微氣泡機器人

運動來自于附著在氣泡表面的尿素酶。尿素酶與體內自然存在的廢物尿素反應，產生氨和二氧化碳。由于酶分布不均勻，化學副產物在氣泡的一側積累更多，從而產生推力推動機器人前進。

研究人員對表面胺基進行了化學修飾，以附著酶、藥物和納米粒子，從而制造出能夠運動、感知環境并進行治療的微型機器人。

爆破以釋放藥物

一旦氣泡機器人到達腫瘤，聚焦超聲波就會將其爆破。突然的崩塌釋放了藥物，并機械性地增強了藥物在腫瘤內的滲透。在針對膀胱癌的小鼠實驗中，使用這種方法21天后，與單獨使用藥物治療的動物相比，腫瘤重量減少了約60%。

研究人員表示，這一微氣泡機器人平臺很簡單，但它集成了治療所需的條件：生物相容性、可控運動、成像引導和幫助藥物更深穿透腫瘤的按需觸發。

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