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UCSD研发形似细胞的纳米机器人,用以清理血液中的细菌和输送药物
UCSD研发形似细胞的纳米机器人,用以清理血液中的细菌和输送药物
2/6/2019 10:20:34 AM | 浏览:586 | 评论:0

 

UCSD研发形似细胞的纳米机器人,用以清理血液中的细菌和输送药物

被染色标记的纳米机器人

为了更好地治疗血液感染病,美国加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的研究人员研发了一款形似细胞的纳米机器人,用以清理血液中的细菌和输送药物。他们希望以此代替目前广泛使用的广谱抗生素。

这种纳米机器人的长度仅为头发直径的1/25,由纳米金线和包裹金线的生物涂层构成。

UCSD表示,这一研究成果由该校纳米工程系的两支团队合作完成,一支团队完成了超声波驱动机器人,另一支则负责研究如何用细胞膜包裹纳米金属。相关研究成果发表在学术期刊Science Robotics上。

“我们的想法是创造出一种多功能的纳米机器人。”UCSD博士后、生物涂层研究团队的主导者之一Berta Esteban-Fernández表示。

她所在团队的研究人员,将血小板和红细胞的细胞膜分离出来,并用高频声波将两种细胞膜融合在一起,以此制成纳米机器人所需的生物涂层。这种生物涂层让纳米机器人可以同时实现细胞两种的功能:结合和中和。

研究人员认为,进入血液的纳米机器人,相当于一群吸引细菌的诱饵。在超声波的引导下,纳米机器人可在不使用燃料的情况下,在血液中快速移动,最高移动速度达到35微米/秒。它会通过结合血液中的细菌,与之发生中和作用,使其失去毒性,来保护真正的人体细胞。

UCSD研发形似细胞的纳米机器人,用以清理血液中的细菌和输送药物

与细菌结合的纳米机器人

试验证明,纳米机器人的杀菌消毒效果相当亮眼。Berta介绍称,研究人员尝试用纳米机器人来清理被耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)污染的血液样本。五分钟后,这些血液样本的细菌和毒素比未经处理的样本少三倍。

用生物涂层包裹还有其他好处。一是可以保护纳米金线不因生物附着而被腐蚀,二是能够减少人体免疫系统自身对纳米机器人的排斥。

“通过超声波加强纳米机器人与目标细菌的碰撞,有助于加快处理过程。” Berta称,与静态纳米机器人相比,动起来的机器人拥有更强的细菌“杀伤力”。

在测试中,用超声波推动的纳米机器人与细菌的结合速度,是静态测试中的3.5倍,对正常红细胞的破坏程度则仅为静态测试中的一半不到。

研究团队称,纳米机器人的研究仍处于初期阶段。这一研究的最终目标,不是研发一款专门治疗耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的纳米机器人,而是用于血液感染治疗。接下来,他们将在动物身上进行活体测试。

“这将为未来的生物毒性和相关治疗手段的研发,提供一个概念验证平台。”纳米机器人团队的研究员Joseph Wang表示。

他们还试图用可生物降解的材料代替金线,用以制作纳米机器人。

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