Science子刊：可生物降解的微型机器人治疗小鼠炎症性肠病

来自加州大学圣地亚哥分校的工程师们已经开发出一种治疗炎症性肠病的方法，该方法使用微型机器人与绿藻细胞结合口服。这种实验性治疗已经在小鼠身上成功进行了测试，显著减轻了IBD症状，促进了受损结肠组织的愈合，而且没有毒副作用。

　　

加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的工程师们已经开发出一种治疗炎症性肠病(IBD)的方法，该方法使用微型机器人或微型机器人与绿藻结合。这种实验性治疗已经在小鼠身上成功进行了测试，显著减轻了IBD症状，促进了受损结肠组织的愈合，而且没有毒副作用。他们的研究成果发表在《Science Robotics》杂志上，题为“Biohybrid microrobots regulate colonic cytokine levels and modulate epithelium barrier restoration in inflammatory bowel disease”。

由加州大学圣地亚哥分校化学与纳米工程系教授Liangfang Zhang博士和Joseph Wang博士领导的科学家们设计了algae-MΦNP-robots，这是一种由抗炎症纳米颗粒化学附着在绿藻细胞上的微型机器人。一旦被摄入，藻类细胞就会在结肠周围移动，分布附着的纳米颗粒。“这种方法的美妙之处在于它是无药物的——我们只是利用天然细胞膜来吸收和中和促炎细胞因子，”Zhang说。

纳米颗粒由一种生物可降解的聚合物制成，表面包裹着巨噬细胞细胞膜。在IBD病例中，巨噬细胞被过度激活，导致它们产生大量的促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子- 1和白细胞介素-6。这些细胞因子反过来与巨噬细胞上的受体结合，并触发它们产生更多的细胞因子。将巨噬细胞包裹在微型机器人上，让它们充当诱饵，可以自然地结合促炎细胞因子，而不会引发更多细胞因子的产生。

研究人员已经采取措施确保微型机器人符合适当的安全标准。除了使用生物相容性材料制造机器人外，研究中使用的绿藻细胞也被FDA认可为安全的。为了测试其安全性，研究人员连续十天每天给鼠喂一粒胶囊，然后观察它们的血液化学、主要血细胞数量、胃肠道的主要部分以及几个器官。根据论文中的信息，小鼠在治疗后没有出现异常。

微型机器人被包裹在一个液体胶囊里，胶囊里有一层pH响应涂层，可以保护胃里的内容物不受胃酸的影响，直到它在结肠的中性环境中溶解。这样，微型机器人在到达目标之前不会被释放。Wang说:“我们可以在不影响其他器官的情况下，将微型机器人引导到患病部位。通过这种方式，我们可以将毒性降到最低。”胶囊将功能化的藻类保持在液相中，直到它们释放到肠道中。

用微型机器人治疗的小鼠减少了粪便出血，改善了粪便一致性，并逆转了IBD引起的体重下降。他们还报告说，结肠炎症水平较低。

研究人员目前正在考虑如何将该平台应用于临床。研究人员写道:“algae-MΦNP-robot系统的强大功能不仅使其适合缓解IBD症状，而且由于其可靠的生物安全性、高治疗效率和低毒性，它也将其定位为解决其他促炎细胞因子相关疾病的潜在解决方案。此外，该平台的可扩展性使其成为未来临床翻译的引人注目的候选者，提供了广泛访问的可能性。”