什么是納米機(jī)器人?納米機(jī)器人可用于癌癥治療!

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一、納米機(jī)器人

一塊微小的芯片，能夠存儲(chǔ)大量信息，集成超強(qiáng)的運(yùn)算能力。那么就有人大開腦洞了：我們能否設(shè)計(jì)出智能化的小型機(jī)器人，承擔(dān)在人體內(nèi)診斷病情，運(yùn)送藥物，對(duì)癥治療的任務(wù)呢?納米機(jī)器人這個(gè)概念就應(yīng)運(yùn)而生了。

納米機(jī)器人是大小在納米或微米級(jí)別的機(jī)器人。早在1959年，諾貝爾獎(jiǎng)得主理論物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼就率先提出了利用微型機(jī)器人治病的想法。而這位大佬在當(dāng)時(shí)的另外兩個(gè)設(shè)想——存儲(chǔ)信息的微小芯片和探索微觀世界的顯微鏡如今已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

今天，隨著工業(yè)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們已經(jīng)具備加工高精度微小元件的能力。分子納米技術(shù)也是近年來(lái)發(fā)展迅猛的技術(shù)之一。以醫(yī)藥領(lǐng)域?yàn)槔?，自從上世紀(jì)60年代納米脂質(zhì)體載藥系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，納米藥物就一直是新藥研發(fā)的熱門領(lǐng)域。目前，已有多款脂質(zhì)體納米藥物進(jìn)入市場(chǎng)，還有許多基于不同納米載體(膠束、枝狀聚合物、微針等)的藥物處于臨床研究階段。

伴隨人工智能浪潮的興起，醫(yī)用智能納米系統(tǒng)這一多學(xué)科深度交叉融合的前沿領(lǐng)域逐漸成型。2013年，美國(guó)喬治亞大學(xué)的趙奕平研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了磁驅(qū)動(dòng)的納米機(jī)器人，通過(guò)促進(jìn)組織纖溶酶原激活劑的遞送加速血栓溶解;同年，新加坡南陽(yáng)理工大學(xué)的Pumera團(tuán)隊(duì)首次研究了一種自驅(qū)動(dòng)納米機(jī)器人對(duì)人體細(xì)胞的毒性作用，使納米機(jī)器人向臨床應(yīng)用邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。此后，越來(lái)越多形態(tài)各異，功能豐富的納米機(jī)器人設(shè)計(jì)相繼問(wèn)世。

二、納米機(jī)器人可用于癌癥治療

惡性腫瘤是危害人類健康的一大殺手。 腫瘤的血管系統(tǒng)與腫瘤的生長(zhǎng)、侵襲及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。 通過(guò)阻塞腫瘤血管的營(yíng)養(yǎng)和氧氣輸運(yùn)從而“餓死”腫瘤的治療思路目前已廣泛應(yīng)用于肝癌等惡性腫瘤的物理介入治療。 血液中的凝血酶是肌體凝血系統(tǒng)的一種關(guān)鍵酶，能夠快速、高效地誘導(dǎo)血栓形成。如果將凝血酶作為特定的“貨物”裝載在納米機(jī)器人的內(nèi)部，通過(guò)靶向運(yùn)輸并精確釋放至腫瘤血管，誘導(dǎo)凝血產(chǎn)生血栓，就可以通過(guò)栓塞腫瘤達(dá)到高效抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的目的。

根據(jù)這種看似“異想天開”的設(shè)想，中國(guó)納米科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)研制了一種DNA納米機(jī)器人，用于運(yùn)輸凝血酶進(jìn)行腫瘤治療。其工作原理是利用DNA折紙術(shù)構(gòu)建智能化的分子機(jī)器，將“貨物”——凝血酶包裹在分子機(jī)器的內(nèi)部空腔，使其處于一種非活性狀態(tài);分子機(jī)器兩端裝載“雷達(dá)”——核酸適配體，提供靶向識(shí)別和定位功能。當(dāng)DNA納米機(jī)器人到達(dá)腫瘤血管時(shí)，納米機(jī)器上的“鎖”識(shí)別特異標(biāo)志物發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，使得“鎖”從閉合狀態(tài)變?yōu)殚_啟狀態(tài)，整個(gè)納米機(jī)器由管狀結(jié)構(gòu)打開變?yōu)槠矫娼Y(jié)構(gòu)，暴露出內(nèi)部裝載的“貨物”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)栓塞的功能。

中國(guó)納米科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)在細(xì)胞和活體水平分別進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果顯示這種DNA納米機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)凝血酶在活體內(nèi)的精準(zhǔn)運(yùn)輸和定點(diǎn)栓塞，對(duì)于很多癌癥都有良好的治療效果。

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