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放个微型机器人 让细胞“指哪打哪”

http://www.michr.com 2018年07月10日 11:30 发布:科技日报

  未来学家雷·库兹韦尔又要乐了。

  这个被比尔·盖茨认为是对未来预测最准确的人,几年前曾这样说道:“在显微镜下,我看到自己的白血球包围一个病原体,然后摧毁它,但是太慢了,整个过程需要一小时。我相信在未来,纳米机器人可以移植进身体,几秒钟完成同样的工作。”

  近日,《科学·机器人学》杂志刊登香港城市大学科学家研发出的一种微型机器人,能够在磁力的控制下,将细胞运输到指定位置。库兹韦尔口中的身体内的机器人有了“眉目”。虽然它还没有自主意识,是受外界物理力的控制运作的,但凭着能够在生物体内让细胞“指哪打哪”“打哪停哪”的功力,已经让预言向现实迈出了一大步。

  细胞“随波逐流”的命运或被改写

  “回输”是细胞治疗需要仰仗的主要手段之一。将细胞注射回人体,犹如将一艘艘小船放回航道,而人体内是一个密织交错的“航道网”,如果没有有效的、执行力强的“导航”设备,只能“随波逐流”。无法到达指定位置的细胞治疗,功效将被大大稀释,甚至不起作用。

  科学家曾试过多种方法。“可利用化学力、生物力、物理力的作用实现细胞的定点投放。”国家“千人计划”特聘专家杨光华说,例如,已获临床应用的CAR-T细胞疗法,是利用生物中抗原抗体反应产生的力。通过对T细胞(免疫细胞的一种)进行修饰,在其上安装能通过抗原抗体反应识别肿瘤的“CAR”,一旦肿瘤细胞表面的蛋白被CAR识别,就被“锚定”在目标肿瘤细胞上,发挥作用。

  磁控下的微型机器人则是利用物理力实现对细胞的控制。香港城市大学研究团队在载体表面覆盖镍,使得微弱的磁力可以为进入血管“航道”的细胞“小船”掌舵导航甚至锚定。“例如用细胞修复软组织,要让细胞到需要修复的地方扎根、生长,之前将细胞悬液注射进人体内之后,细胞未必能停留在人们期望的位置,一直存在难以定位的困难。如果该技术真正临床,将解决这一问题。”杨光华说。

  细胞载体除了能定位,还需要解决装载量的问题。为了尽可能多地运送目标细胞,论文显示,研究团队利用计算机模拟不同形状“细胞载体”在不同血管中的运动后,确定使用空洞球状的构型并伸出“触角”,可以承载下更多细胞。

  “该研究给了细胞治疗领域一个全新的设计思路和探索方向。”杨光华认为,微型机器人如同运送救援队的卡车,要能“进得去、到得准、出得来”。为了验证这3点,研究团队分别在多个黏稠度的培养液、透明的斑马鱼胚胎中以及小鼠中实验,证明3D打印制造出的微型机器人可以航行、抵达目的地并使所携带细胞在指定地点生效。

  要能“进得去、到得准、出得来”

  如果说人体内是另一个“阿凡达世界”,那科学家从未停止尝试对这个世界实施精准影响,每一个设计都精妙绝伦。无论是靶向治疗还是精准治疗,未来的医学都在努力向着对病灶的精确打击或者修复进发,他们目前所掌握的“异世界”控制手段包括基因、蛋白甚至化合物等自带“靶点”匹配特性的物质,以及超声波、磁、光、力等外场控制的作用力。

  “纳米枪技术是将两类结合起来,完成对肿瘤部位的定点‘狙杀’。”作为细胞治疗和基因治疗的产业推动者,杨光华提到的“纳米枪”在一个多月前完成了对一名老年肺癌患者的首例临床试验治疗。纳米枪的“子弹”设计精巧,同样要完成“进得去、到得准、下得来”这3大任务。

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