천연 미생물의 운동성과 합성 구성요소의 다기능성을 결합한 바이오하이브리드 마이크로로봇은 순수 합성 마이크로로봇의 대안으로 연구되고 있습니다. 생체적합성 및 변형 가능한 재료를 기반으로 한 디자인은 사용을 위한 새로운 플랫폼 역할을 합니다. 생체내에서, 생체 의학 응용 분야를 위한 마이크로 로봇의 잠재력을 향상시킵니다. 에 보고된 최근 연구에서 자연 재료, 연구원들은 폐 질환을 치료하기 위해 항생제를 능동적으로 전달하기 위해 나노입자로 변형된 조류로 구성된 생물에서 영감을 받은 마이크로로봇 플랫폼을 설명합니다.
나노엔지니어들은 UC 샌디에이고 제이콥스 공과 대학 호중구(백혈구의 일종)의 막으로 코팅된 약물 적재 고분자 나노입자(NPs)로 표면을 덮음으로써 천연 유기체인 변형된 미세조류. 연구원들은 새로운 디자인을 "algae-NP-robot"이라고 명명했습니다.
연구실 간의 공동 노력입니다. 왕 조셉, 마이크로 로봇 및 나노 로봇 연구 전문가, 장 리앙팡그의 전문성은 감염 및 기타 질병 치료를 위한 세포 모방 나노입자 개발에 있습니다. 연구원들은 조류-NP-로봇을 먼저 테스트하기로 선택했습니다. 생체내에서 세균성 폐 감염을 치료하기 위한 항생제 전달.
연구원들은 클릭 화학(click chemistry)을 사용하여 조류를 수정했습니다(2022년 노벨 화학상을 수상한) 조류 표면을 항생제가 적재된 폴리머 나노입자와 연결합니다. 다음으로, 그들은 기관에 삽입된 튜브를 통해 세균성 폐렴에 걸린 쥐의 폐에 조류-NP-로봇을 직접 투여했습니다.
조류는 폐에서 수영 동작을 제공하여 마이크로 로봇이 이동하고 동물의 폐에 있는 박테리아에 직접 항생제를 전달할 수 있도록 합니다. 조류-NP-로봇은 폐렴을 유발하는 박테리아를 안전하게 제거했으며 치료받은 모든 쥐는 지난 30일 동안 생존했습니다. 대조적으로, 처리되지 않은 마우스는 XNUMX일 이내에 죽었다. 연구팀은 혈류에 항생제를 주입하는 것보다 마이크로로봇을 이용한 치료가 더 효과적이라는 점에 주목했다.
마이크로로봇 표면에 있는 호중구의 존재는 쥐의 폐에 있는 박테리아와 동물의 면역 체계에 의해 생성된 염증 분자를 중화하는 데 도움이 됩니다. 살아 있는 조류 마이크로로봇을 사용하는 이 전달 방법은 대식세포(또 다른 유형의 백혈구)에 의한 식균작용을 효과적으로 억제하고 감염된 폐 내부의 조류-NP-로봇 보유를 연장합니다. 대식세포는 면역계 내부의 이물질을 삼켜 소화하는 것을 좋아하기 때문에 이것은 중요한 성과입니다.
클리어런스 메커니즘에 대한 더 깊은 통찰력을 얻기 위해 연구자들은 시뮬레이션된 폐액에서 조류-NP-로봇의 움직임과 화물 운반 행동을 연구했습니다. 와 결합된 시뮬레이션 연구 생체내에서 약물 전달은 약물 탑재 조류-NP-로봇으로 치료 효능을 안전하게 제공할 수 있는 플랫폼의 잠재력을 강조합니다.
박테리아 기반 마이크로 로봇은 암 약물 전달의 가능성을 보여줍니다
“IV 주사를 사용하면 때로는 매우 적은 양의 항생제만 폐로 들어갈 수 있습니다. 그렇기 때문에 현재 폐렴에 대한 많은 항생제 치료가 필요한 만큼 효과를 발휘하지 않아 가장 아픈 환자의 사망률이 매우 높은 이유입니다.''라고 공동 저자는 말했습니다. 빅터 니제트.
이 연구는 아직 개념 증명 단계에 있습니다. 미래 단계에는 마이크로로봇과 면역 체계의 상호 작용을 뒷받침하는 메커니즘을 이해하는 것이 포함됩니다. 그러나 Zhang은 새로운 디자인이 표적 약물 전달 분야의 경계를 넓힐 것이라고 믿습니다.
