尿素提供动力，能治疗膀胱癌：深圳大学/加州理工联合开发新型机器人
近日，深圳大学 吴松教授 团队联合加州理工 高伟教授 团队在《美国国家科学院院刊》（ PNAS ）发表论文，展示了一款新型纳米机器人—— 脲酶驱动的细菌外膜囊泡（OMV）机器人 。这款高度生物相容性机器人在 精准治疗膀胱癌 方面表现出了巨大潜力。
传统的机器人设计通常使用金属或聚合物等无机材料，这些材料的生物相容性、稳定性和降解性问题限制了其在复杂生物系统中的实际应用。而在这项研究中，科学家们把目光投向了革兰氏阴性细菌的细菌外膜囊泡。 作为天然的细胞分泌产物，细菌外膜囊泡具有天然的生物相容性和丰富的生物学特性 ，是理想的安全载体，有望解决当前机器人应用中生物相容性和生物功能受限的问题。
研究团队将脲酶与OMV相结合，脲酶的固定化使得OMV能够 利用膀胱内的尿素作为生物燃料，为纳米机器人产生推进力 ， 通过自驱动方式在膀胱腔内进行巡航， 同时保留了OMV的生物相容性、免疫原性及多功能表面生物工程特性，创造出了一个生物成分的机器人。
研究显示，这些OMV机器人通过表面工程化细胞穿透肽扩展其生物功能，实现靶向和肿瘤渗透，同时能有效保护载荷的基因沉默工具（siRNA）， 在识别到膀胱肿瘤后可以同时进行免疫和基因的双重攻击 ，实现精准高效的肿瘤治疗。
体外和体内模型的实验结果显示，这些小型机器人具有优秀的siRNA运输能力和免疫刺激效果，能够有效利用siRNA沉默癌症基因，同时利用OMV自身特性刺激DC细胞、T细胞和巨噬细胞等免疫细胞活化，抑制肿瘤细胞，使得这种小型机器人在治疗膀胱癌方面表现出色。
研究作者总结说， 该研究实现了生物科学技术与机器人工程技术的交叉融合 ， 首次尝试将高度生物相容性机器人应用于膀胱癌治疗 ，为开发具有扩展多功能性和适应性的先进医疗机器人提供了重要的实验基础和应用前景，同时展现了机器人在泌尿系统疾病精准治疗中的巨大潜力。
加州理工大学博士后唐颂颂和汕头大学医学院硕士生唐代天、周厚宏为共同第一作者，吴松教授为最后通讯。
[1] Songsong Tang et al., Bacterial outer membrane vesicle nanorobot. PNAS (2024) Doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2403460121
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