螺旋藻穿上磁性外衣，由磁場(chǎng)引路，能準(zhǔn)確到達(dá)腫瘤組織，并通過(guò)光合作用提供氧氣。浙江大學(xué)科學(xué)家日前研制出的這款有機(jī)和無(wú)機(jī)相結(jié)合的微納機(jī)器人，提供了生物雜化材料體內(nèi)應(yīng)用的新前景。相關(guān)論文刊發(fā)在材料領(lǐng)域著名期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials），并被遴選為當(dāng)期封面。
微納機(jī)器人是一種尺度介于微納米級(jí)別，可以對(duì)微納空間進(jìn)行精細(xì)操作的機(jī)器人。浙大醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院/轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院周民研究員團(tuán)隊(duì)研制的這款微納機(jī)器人以螺旋藻作為活體支架，“穿上”磁性涂層外衣，靶向輸送至腫瘤組織，成功改善腫瘤乏氧微環(huán)境并有效實(shí)現(xiàn)磁共振/熒光/光聲三模態(tài)醫(yī)學(xué)影像導(dǎo)航下的腫瘤診斷與治療。腫瘤細(xì)胞在快速增殖中消耗了大量的氧氣，導(dǎo)致腫瘤組織內(nèi)部存在缺氧微環(huán)境，這成為眾多腫瘤治療方法出現(xiàn)耐受現(xiàn)象的重要原因之一。據(jù)了解，一般臨床腫瘤治療采用的放療和光動(dòng)力治療中，患者通過(guò)高壓氧倉(cāng)吸氧來(lái)解決腫瘤內(nèi)部氧氣不足的問(wèn)題。但這種方法往往收效甚微，并不能達(dá)到靶向供氧到腫瘤部位，難以提高腫瘤治療效果。螺旋藻是一種生活中常見(jiàn)的微藻，作為水生植物能夠通過(guò)光合作用產(chǎn)生氧氣。周民團(tuán)隊(duì)將超順磁性的四氧化三鐵納米顆粒通過(guò)浸涂工藝，均勻涂層至微藻表面。磁性工程化的微藻在外部磁場(chǎng)控制下，就能定向運(yùn)動(dòng)至腫瘤。“研究的創(chuàng)新性在于無(wú)機(jī)和有機(jī)的微納體，選擇性把藥物輸送到腫瘤缺氧部位?！敝苊窠榻B，他們所研制的微納機(jī)器人是一種光合生物雜交體系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)既保持了微藻高效的產(chǎn)氧活性，還兼有四氧化三鐵納米顆粒的定向磁驅(qū)能力。在具體治療中，通過(guò)體外交變磁場(chǎng)將微納機(jī)器人靶向運(yùn)送并積累至腫瘤，通過(guò)體外光照，由光合作用原位產(chǎn)生氧氣來(lái)減輕腫瘤內(nèi)部乏氧程度，從而提高放射療法的效率?！霸谛∈蟮脑蝗橄侔┠Ｐ椭?，經(jīng)增強(qiáng)的聯(lián)合治療展現(xiàn)了明顯的腫瘤生長(zhǎng)抑制作用?！?/span>
光合生物雜交微納泳體系統(tǒng)不僅對(duì)于放療具有積極作用，在經(jīng)過(guò)射線處理后釋放的葉綠素能作為光敏劑，進(jìn)而產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的活性氧來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)協(xié)同光動(dòng)力治療?！罢５墓鈩?dòng)力治療需要氧氣和活性氧才能順利開(kāi)展，目前的微納機(jī)器人能夠很好地解決這兩個(gè)需求?！?/span>
此外，微藻中含有的大量葉綠素，也具有的天然熒光和光聲成像功能，可以無(wú)創(chuàng)性地監(jiān)測(cè)腫瘤治療情況和腫瘤微環(huán)境變化?！八幬镉龅綗晒?，就能夠表達(dá)出來(lái)。葉綠素此時(shí)就像一面鏡子?！?/span>
這項(xiàng)研究持續(xù)了三年，周民說(shuō)最早關(guān)注到微藻是源于一次海洋學(xué)院會(huì)議，和藻類(lèi)研究的朋友聊天時(shí)受到的啟發(fā)。面對(duì)未來(lái)的應(yīng)用前景，周民說(shuō)：“該微納泳體本質(zhì)作為天然生物能夠在體內(nèi)得到有效降解，為生物雜化材料應(yīng)用在靶向遞送和體內(nèi)生物醫(yī)學(xué)中提供了轉(zhuǎn)化前景?！?/span>
