大肠杆菌微型机器人，如何向癌细胞下手？_风闻

文/观察未来科技

近年来，随着微加工工艺、微传感器、微驱动器等技术能力的发展，微型机器人正在精准医疗领域发挥着日益重要的影响。微型机器人的体形很小，有的和蜻蜓或苍蝇一样大，有的甚至更小，小到人们看不见它们。

在生物医疗领域，将载有细胞的微凝胶结构排列、组装成特定的构型并培养成具有特定生物功能的组织结构，对于药物研发、生物传感以及类生命机器人研究等方面具有重要的意义。**究其原因，**机器人的操作更具稳定性，更小的体积也便于进入人体器官或血管中，微型机器人可以将药物输送到“病毒区”，手术的创伤也相对较小。

现在，在一项新的研究中，来自德国马克斯-普朗克智能系统研究所的研究人员将机器人技术与生物学相结合，给大肠杆菌配备人工成分来构建生物混合微型机器人（biohybrid microrobot），而其开发的大肠杆菌“机器人”已经被证明可用于抗击癌症。

事实上，作为最常见的微生物物种之一，大肠杆菌可以在多种介质中快速地游动，此外它们还具备了较强的环境感知能力，可以被多种环境信号所吸引，如化学梯度、低氧水平或高酸性——后两者恰好是肿瘤组织附近的微环境特征。

因此，科学家们一直尝试将其用于肿瘤治疗，譬如在肿瘤组织附近注射细菌，随着细菌向肿瘤所在之处流动并生长，以此激活肿瘤微环境中的免疫反应来消灭肿瘤。**基于此，**科学家们一直在寻找进一步增强微生物对肿瘤杀伤能力的方法，他们尝试着为细菌增加额外的组分来帮助对抗癌症，但这并不是一件容易的事。

而此次实验中，首先，研究人员在每个大肠杆菌上附着了几个纳米脂质体（nanoliposome，NLs）和磁性纳米颗粒（mNPs），在它们的外围，这些球形的载体包裹着吲哚菁绿（indocyanine green, ICG），当被近红外光照到时ICG就会融化。再往中间走，在水性核心内部，这些纳米脂质体包裹着水溶性化疗药物分子阿霉素（doxorubicin, DOX）。当被近红外光照到时ICG就会融化。mNPs在磁场的作用下能够助推细菌到达目的组织。

3D基质入侵实验证明，细菌微型机器人在密闭多孔的生物微环境中也能穿透和游动。一旦这些微型机器人积聚在所需的位点（肿瘤球状体），一个近红外激光器产生温度高达55摄氏度的射线，引发了纳米脂质体的融化过程，并释放出所含的药物。低pH值或酸性环境也会导致纳米脂质体裂开，因此药物会在肿瘤附近自动释放。**也就是说，**在外部的局部刺激条件下，细菌微型机器人能够实现按需给药。

显然，微型机器人最大的优势就是可以进入人类无法到达的地方，去观察环境、监测风险、消杀癌细胞和病毒等，而在未来很长一段时间里，医疗领域都将会成为微型机器人重要应用场景。