【前沿】Nature Nanotechnology：纳米机器人直奔肿瘤区

人工智能学家

诸平 科学网

据物理学家组织2016年8月15日转载加拿大蒙特利尔综合理工学院（Polytechnique Montréal）提供的信息，加拿大蒙特利尔综合理工学院（Polytechnique Montréal）、蒙特利尔大学（University of Montréal）以及加拿大麦吉尔大学（McGill University）的研究人员合作，在癌症研究方面取得了惊人的突破。他们已经开发出新型的纳米机器人试剂（nanorobotic agents），这种新型的纳米机器人试剂能够在血流中穿梭，将肿瘤活跃的癌细胞作为靶标，使药物精确到达癌病灶。大批的纳米机器人试剂实际上是由生有1亿多鞭毛的细菌组成，因此是自推进的，而且承载药物能够从注射点到身体需要治疗的病灶之间的移动抄捷径直达。这种方式确保注射药物最佳定位于肿瘤,避免危及器官和周围健康组织的完整性。因此,对人体剧毒的药物剂量能够显著减少。相关研究结果已经于2016年8月15日在《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志网站发表——Ouajdi Felfoul, Mahmood Mohammadi, SamiraTaherkhani, Dominicde Lanauze, Yong Zhong Xu, Dumitru Loghin, Sherief Essa, Sylwia Jancik, Daniel Houle, Michel Lafleur, Louis Gaboury, Maryam Tabrizian, Neila Kaou,Michael Atkin, Té Vuong, Gerald Batist, Nicole Beauchemin, Danuta Radzioch & Sylvain Martel.Magneto-aerotactic bacteria deliver drug-containing nanoliposomes to tumour hypoxic regions.Nature Nanotechnology，2016. DOI: 10.1038/NNANO.2016.137. Published online 15 August2016.

文章指出，通过老鼠模型进行的研究结果显示,他们利用纳米机器人试剂成功地将药物输送到结直肠肿瘤（colorectal tumours）病灶。加拿大医学纳米机器人研究首席科学家、加拿大蒙特利尔综合理工学院纳米机器人实验室主任、此项研究小组的负责人西尔万·马特尔（Sylvain Martel）教授解释说：“这些大批的纳米机器人试剂实际上是由生有1亿多鞭毛细菌组成，可以自推进，承载药物,在药物注射点到身体需要治疗的病灶之间的移动可以抄捷径直达。这种药物的推动力足以有效地将其输送到肿瘤深处。”

当它们进入肿瘤之后,纳米机器人试剂完全以自治的方式，可以探测到肿瘤病灶氧消耗殆尽的区域，此区被称为缺氧区（hypoxic zones）,再向其提供药物。这种缺氧区是由肿瘤细胞的快速增殖，大量消耗氧气而产生的。众所周知，缺氧区耐大多数治疗方法,包括放射治疗。但通过一些途径还是可以获得接近肿瘤的机会，当然，穿越复杂的生理微环境也不是没有挑战。而马特尔教授和他的研究团队使用纳米技术来进行相关研究，本身就是迎接挑战的一种探试。

具有指南针的细菌（Bacteria with compass）

为了四处游荡，马特尔教授的研究团队所使用的细菌依靠两个自然系统。其一是罗盘，它是由一连串的磁性纳米颗粒合成而创建的，允许它们向磁场的方向移动,其二是测量氧气浓度的传感器，使其能够到达并滞留在肿瘤最活跃的缺氧区。通过利用这两个系统和将细菌暴露于计算机控制的磁场中,研究人员发现这些细菌能完美复制未来设计的人造纳米机器人，去履行这样的任务。

“这种纳米运输器（nanotransporters）的创新应用不仅对创建更先进的工程概念和对于原始的干预方法产生影响，而且也对于治疗试剂、成像试剂以及诊断试剂的新型运载工具制造打开了方便之门，”马特尔教授补充说：“化疗对整个人体有毒害,化疗也可以利用这些天然纳米机器人将药物直接运输到目标区域,消除有害的副作用,同时提高其治疗效果。”

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