用光把白细胞变成医用微型机器人

医用微型机器人可以帮助医生更好地治疗和预防疾病。但这些设备大多是由合成材料制成的，可以在体内触发免疫反应。现在，发表在美国癌症学会中央科学杂志上的研究人员首次使用激光精确地控制中性粒细胞——一种白细胞——在活鱼体内作为一种天然的、生物兼容的微型机器人。这些“中性机器人”可以执行多种任务，这表明它们有朝一日可以将药物输送到体内的精确位置。

　　

   

   

激光精确地引导一个“中性机器人”朝向一个纳米颗粒(左图)，这个纳米颗粒被捕获并带走(右图)。    

医用微型机器人可以帮助医生更好地治疗和预防疾病。但这些设备大多是由合成材料制成的，可以在体内触发免疫反应。现在，研究人员首次报道ACS中央科学已经使用激光精确地控制中性粒细胞——一种白细胞——在活鱼体内作为一种天然的、生物兼容的微型机器人。这些“中性机器人”可以执行多种任务，这表明它们有朝一日可以将药物输送到体内的精确位置。

目前正在开发的用于医疗应用的微型机器人需要注射或服用胶囊才能进入动物或人体内。但研究人员发现，这些微观物体往往会引发小动物的免疫反应，导致微型机器人在完成工作之前就被从体内移除。使用体内已经存在的细胞，如中性粒细胞，可能是一种侵入性较低的药物输送选择，不会触发免疫系统。这些白细胞已经可以自然地吸收纳米颗粒和死亡的红细胞，并可以通过血管迁移到邻近的组织，所以它们是成为微型机器人的很好的候选者。此前，研究人员曾在实验室的培养皿里用激光引导中性粒细胞，让它们像“中性机器人”一样移动。然而，关于这种方法在活体动物上是否有效的信息还缺乏。因此，Xianchuang Zheng、Baojun Li和同事们想要用活斑马鱼证明光驱动中性机器人在动物身上的可行性。

研究人员利用聚焦激光束作为远程光镊，操纵斑马鱼尾巴上的中性粒细胞。光驱动的微型机器人移动速度可达1.3 μ m/s，比中性粒细胞自然移动速度快3倍。在他们的实验中，研究人员使用光镊来精确和积极地控制中性粒细胞作为免疫系统的一部分进行的功能。例如，一个中性机器人通过血管壁进入周围的组织。另一个则捡起并运输了一个塑料纳米颗粒，显示了它携带药物的潜力。当一个中性机器人被推向红细胞碎片时，它会吞没这些碎片。令人惊讶的是，与此同时，另一种不受激光控制的中性粒细胞试图自然地清除细胞碎片。由于他们成功地在体内控制了中性机器人，研究人员表示，这项研究推进了靶向药物输送和精确治疗疾病的可能性。

作者获国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广州市科技计划资助。

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杂志

ACS Central Science

Article Title

Optically Manipulated Neutrophils as Native Microcrafts In Vivo