天然の微生物の運動性と合成成分の多機能性を組み合わせたバイオハイブリッド マイクロロボットは、純粋な合成マイクロロボットに代わるものとして研究されています。 生体適合性および変形可能な材料に基づく設計は、使用のための新しいプラットフォームとして機能します インビボの、生物医学的応用のためのマイクロロボットの可能性を高めます。 で報告された最近の研究では、 ネイチャーマテリアルズ、研究者は、肺疾患を治療するために抗生物質を積極的に送達するための、ナノ粒子で修飾された藻類で構成されるバイオインスパイアされたマイクロロボットプラットフォームについて説明しています。
ナノエンジニア カリフォルニア大学サンディエゴ校ジェイコブス スクール オブ エンジニアリング 好中球（白血球の一種）の膜でコーティングされた薬物を含むポリマーナノ粒子（NP）で表面を覆うことにより、天然生物である微細藻類を改変しました。 研究者たちは、彼らの新しいデザインを「algae-NP-robot」と名付けました。
この作業は、以下のラボ間の共同作業です。 ジョセフ・ワン、マイクロおよびナノロボティクス研究の専門家、および リャンファン・チャン、その専門知識は、感染症やその他の疾患を治療するための細胞模倣ナノ粒子の開発にあります。 研究者は、最初に藻類 NP ロボットをテストすることを選択しました。 インビボの 細菌性肺感染症を治療するための抗生物質の送達。
研究者たちは、クリックケミストリーを使用して藻類を改変しました (2022年のノーベル化学賞を受賞した) 抗生物質を搭載したポリマー NPs と藻類の表面を結合します。 次に、気管に挿入したチューブを介して、藻類-NP-ロボットを細菌性肺炎のマウスの肺に直接投与しました。
藻類は肺の中で泳ぐ動きを提供し、マイクロロボットが動き回り、抗生物質を動物の肺の細菌に直接届けることを可能にします。 藻類 NP ロボットは、肺炎の原因となる細菌を安全に排除し、処理されたすべてのマウスが過去 30 日間生存しました。 対照的に、未処理のマウスは XNUMX 日以内に死亡しました。 チームは、マイクロロボットによる治療は、血流への抗生物質の注射よりも効果的であることに注目しました.
マイクロロボットの表面に好中球が存在すると、マウスの肺内の細菌や動物の免疫系によって生成される炎症性分子を中和するのに役立ちます。 生きた藻類マイクロロボットを使用したこの送達方法は、マクロファージ (別の種類の白血球) による食作用を効果的に阻害し、感染した肺内の藻類-NP-ロボットの保持を延長します。 マクロファージは免疫系内の異物を飲み込んで消化するのが好きなので、これは重要な成果です.
クリアランス メカニズムについてさらに洞察を得るために、研究者は、シミュレートされた肺液中の藻類 NP ロボットの動きと貨物運搬行動を研究しました。 と組み合わせたシミュレーション研究 インビボの 薬物送達は、薬物を搭載した藻類-NP-ロボットで治療効果を安全に提供するプラットフォームの可能性を強調しています。
細菌ベースのマイクロロボットは、がん薬物送達の可能性を示しています
「静脈注射では、抗生物質のごく一部しか肺に入らないことがあります。 そのため、肺炎に対する現在の多くの抗生物質治療が必要なほどうまく機能せず、最も病気の患者の死亡率が非常に高くなります」と共著者は述べています。 ヴィクトル・ニゼ.
この研究はまだ概念実証の段階にあります。 今後のステップには、マイクロロボットと免疫系との相互作用の根底にあるメカニズムを理解することが含まれます。 しかし、Zhang 氏は、新しいデザインが標的薬物送達の分野の境界を押し広げると考えています。
