超声指挥细菌-细胞生物机器人助力药物递送

本报讯（记者刁雯蕙）中国科学院深圳先进技术研究院研究员蔡林涛团队和马腾团队开发了一种具有自主缺氧感知和超声响应功能的细菌-细胞生物机器人（PR-robot），通过缺氧靶向联合超声操控，实现肿瘤深层渗透并生成肿瘤特异性血栓，最终实现高效精准治疗。相关论文近日发表于《生物技术趋势》。

微纳生物机器人是实现精准医疗和复杂生物任务的理想工具，但如何有效控制其运动和功能仍是一个研究难点。而超声在深层生物组织中具有良好的穿透性，能够实现非侵入式、远程精确操控，安全性高，因此在微纳生物机器人领域具有重要的应用潜力。

据介绍，PR-robot具有较长的体内循环时间，可自主靶向肿瘤区域，提高肿瘤特异性富集效率。同时，红细胞的特殊结构增强了PR-robot的声阻抗，使其能够以生物集群方式被超声镊精确控制和驱动，甚至穿越生物屏障，深度渗透到肿瘤组织内部。生物群的涌入诱导肿瘤特异性血栓的形成，协同光合细菌增强光热抗肿瘤效果。

研究团队进行了体外和体内实验，以验证生物群的超声可控性和深度渗透的有效性以及生物安全性。研究显示，超声镊能够抓取PR-robots形成生物群集，还能精准操控生物群沿着既定路线自主运动，甚至在逆流中前进。而生物群可在超声操控下有序穿越屏障，实现深度渗透。

在小鼠研究中，PR-robots被从尾静脉注射入体内后，能够利用细菌的缺氧感知能力和红细胞的保护作用，高效靶向肿瘤区域。研究人员通过超声镊捕获PR-robots，并驱动生物群向肿瘤组织内部渗透，随着PR-robots的涌入，肿瘤组织内部形成大量肿瘤特异性血栓，可协同增强光热治疗效果。

该微型生物机器人的开发为基于超声驱动控制的药物深层递送，以及相关疾病的治疗提供了全新的技术手段和设计理念。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2024.11.018