人們對微納機器人的想象由來已久。20世紀60年代，科幻電影《神奇旅程》描述了一個縮小到細胞大小的“微型潛艇”進入人體的奇遇。而在現實世界中，科學家從未停止對微納機器人的探索。特別是具有自我推進和導航能力的微納生物機器人，因其可以到達現有器械難以企及的微觀區域和精準度而受到廣泛關注。
北京時間2月23日，中國科學院深圳先進技術研究院醫藥所納米醫療與技術研究中心蔡林濤團隊在國際學術期刊Science Advances上發表了題為“Twin-bioengine self-adaptive micro/nanorobots using enzyme actuation and macrophage relay for gastrointestinal inflammation therapy”的文章。該工作成功開發了一款雙引擎自適應的酵母微納生物機器人，能夠像“納米快遞員”一樣，通過生物酶與巨噬細胞引擎的切換（Enzyme-Macrophage-Switching，EMS）穿透人體多重生理屏障，實現精準的將藥物遞送到遠程炎癥病灶。
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具有自我推進和導航能力的微納生物機器人因其可以到達現有醫療器械難以企及的微觀區域，有望實現疾病的精準診療，革新傳統醫學，因此受到廣泛關注。但是，由于體內存在多重生理屏障，開發能夠適應微環境的變化，將藥物精準遞送到遠程病灶的微納機器人仍然具有挑戰性。
大自然合成了大量結構復雜、性能優越的材料，為構建具有優良生物相容性的智能微納生物機器人提供了靈感。該工作提出了以酵母益生菌來源的酵母微囊為活性材料，通過將葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶偶聯在包裹納米藥物的酵母微囊表面，制備了具有不對稱結構的酵母微納生物機器人（TBY-robot）。
經口服后，TBY-robot能夠利用腸道內天然的葡萄糖濃度梯度穿透黏液屏障，通過腸上皮微褶皺細胞跨過腸上皮屏障，在派爾氏結內自切換為巨噬細胞引擎，進而利用巨噬細胞的炎癥趨化性，經過淋巴循環和血液循環，精準的將藥物遞送到遠程炎癥部位。在小鼠結腸炎模型和胃炎模型中的結果顯示，TBY-robot能夠提高藥物的富集約1000倍，極大的降低了炎癥反應并緩解了疾病的癥狀。
TBY-robot像“納米快遞員”，派爾氏結類似于“中轉站”，通過切換不同的交通工具，將貨物精準的遞送到目的地。酵母微納生物機器人的成功開發為胃腸道炎癥和其他炎癥相關疾病的治療提供了全新的技術手段。
深圳先進技術研究院蔡林濤研究員、潘宏副研究員和鄭明彬博士為通訊作者，中國科學院大學博士生張保珍為第一作者。該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、廣東省科技廳、深圳市科創委等科技項目的資助。
雙引擎自適應酵母微納生物機器人治療胃腸炎的研究
酵母微納生物機器人通過EMS實現遠程精準的炎癥病灶遞藥
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