近日，德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所成功開發(fā)出一種與白細胞相似的微型機器人，并在磁場的導航控制下實現了在模擬血管中快速逆行，為將來通過微型機器人將藥物運送到患者病灶深處鋪平了道路。在過去的二十年中，由于制造技術，材料，控制和成像等方面的重大進步，微機械研究領域得到了長足發(fā)展。
當前的微型機器人大多只能到達可以觀察到或相對容易接近的組織。如何讓微型機器人克服黏滯力，到達體內深處，并在人體復雜環(huán)境中實現精準操控，是靶向藥物精準輸送研究面臨的重大挑戰(zhàn)。
自動分揀機器人功能白細胞是血液中唯一有活躍移動能力的細胞，能夠進入血管周圍組織內，并在其中游走。受此啟發(fā)，德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的科學家以白細胞為模型，成功開發(fā)出一款微型機器人，其大小，形狀和活動性與白細胞相似。在實驗室模擬血管的環(huán)境下，可以攜帶抗癌藥物，在人工操縱下較快地進行有目的的運動。
圖書分揀機器人工作視頻該機器人直徑約8微米，由微小的玻璃顆粒組成，鎳金材料制成的磁性納米膜覆蓋在球形微型機器人的一側，可以發(fā)現癌細胞的特殊分子作為癌癥藥物附著在另一側。在模擬血管中，研究人員成功操縱微型機器人快速運動，運動速度可達每秒600微米，大約是其體長的76倍。
論文第一作者尤努斯·阿拉潘博士說：“借助磁場，我們的微型機器人可以在導航控制下逆流穿過模擬血管，由于血液流動和密集的細胞環(huán)境，這是一個挑戰(zhàn)。此前還沒有類似微型機器人能夠承受這樣的流體。
但是我們做到了！此外，我們的機器人還可以獨立識別它們感興趣的細胞，例如癌細胞。它們之所以可以這樣是因為我們用細胞特異性抗體包裹著它們。這樣就可以在運動中釋放藥物分子?！?/p>
不過，目前這種微型機器人還沒有在人體中進行過測試。參與研究的博士生烏古爾·博祖尤克說：“在醫(yī)院中，當前成像方法的分辨率還不夠高，無法對人體中的單個微型機器人進行成像。
此外，考慮到微型機器人和器官組織之間的大小差異，單個微型機器人可以攜帶的載藥量顯然也不夠。人們必須能夠在一個群中一起操縱多個微型機器人，以獲得足夠的效果。我們離此還有很長的路要走，這僅僅是個開始。”
微型機器人的項目負責人、馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所物理智能部主任梅丁·西蒂教授表示：“我們的愿景是創(chuàng)建用于微創(chuàng)及靶向藥物輸送的下一代運輸工具，它們可以進一步滲透到體內，使難以到達的區(qū)域更容易被接近。”
科學家研制出“三抗一修”間充質干細胞
該中心研究人員研制了一種具有抗菌、抗毒、抗炎和組織修復能力的“三抗一修”間充質干細胞。目前，該細胞已完成動物實驗。未來，這種新型間充質干細胞有望成為治療膿毒癥的殺手锏。相關成果發(fā)表在美國《分子治療》雜志上。
膿毒癥是一種由細菌或者病毒感染所致的過度炎癥反應綜合征，是危重病急救醫(yī)學感染患者晚期死亡的主要原因，目前尚無有效的治療手段。當膿毒癥患者接受大劑量抗生素治療時，抗生素在殺滅病原菌的同時，死亡的病原體會釋放超量的毒素和細菌DNA，這些致病分子可進一步激發(fā)機體過度炎癥反應，導致多器官功能障礙而加速患者的死亡。
“如何在殺菌的同時，中和毒素成為膿毒癥治療的重要科學問題?！标戃娷娽t(yī)大學陸軍特色醫(yī)學中心干細胞與再生醫(yī)學科主任徐祥說，過往的研究中，單一針對膿毒癥發(fā)病機制中某一關鍵介質或者調控環(huán)節(jié)的治療措施均未能獲得令人滿意的臨床治療效果。
為此，研究人員設計了具有抗菌、抗毒、抗炎和組織修復能力的間充質干細胞。在膿毒癥模型小鼠治療中，新型間充質干細胞可顯著降低主要器官細菌載量和血清炎癥因子，顯著提高血清中內毒素清除能力、組織修復能力和小鼠生存率，特別是耐藥性金黃色葡萄球菌感染的小鼠生存率由20.7%提高到56.7%。
茂名分揀機器人碼垛徐祥表示，研究團隊后期將進一步開展新型間充質干細胞移植治療膿毒癥的臨床轉化研究工作，若能有效將此策略應用于重癥膿毒癥的臨床治療，將極大提高膿毒癥的臨床治療療效，或可改寫多重耐藥、無藥可控的現象。
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