螺旋藻穿上磁性外衣，由磁場引路，能準確到達腫瘤組織，并通過光合作用提供氧氣。浙江大學科學家日前研制出的這款有機和無機相結合的微納機器人，提供了生物雜化材料體內應用的新前景。相關論文刊發(fā)在材料領域著名期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials），并被遴選為當期封面。
微納機器人是一種尺度介于微納米級別，可以對微納空間進行精細操作的機器人。浙大醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院/轉化醫(yī)學研究院周民研究員團隊研制的這款微納機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)境并有效實現(xiàn)磁共振/熒光/光聲三模態(tài)醫(yī)學影像導航下的腫瘤診斷與治療。腫瘤細胞在快速增殖中消耗了大量的氧氣，導致腫瘤組織內部存在缺氧微環(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。據了解，一般臨床腫瘤治療采用的放療和光動力治療中，患者通過高壓氧倉吸氧來解決腫瘤內部氧氣不足的問題。但這種方法往往收效甚微，并不能達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的微藻，作為水生植物能夠通過光合作用產生氧氣。周民團隊將超順磁性的四氧化三鐵納米顆粒通過浸涂工藝，均勻涂層至微藻表面。磁性工程化的微藻在外部磁場控制下，就能定向運動至腫瘤?！把芯康膭?chuàng)新性在于無機和有機的微納體，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器人是一種光合生物雜交體系統(tǒng)，這個系統(tǒng)既保持了微藻高效的產氧活性，還兼有四氧化三鐵納米顆粒的定向磁驅能力。在具體治療中，通過體外交變磁場將微納機器人靶向運送并積累至腫瘤，通過體外光照，由光合作用原位產生氧氣來減輕腫瘤內部乏氧程度，從而提高放射療法的效率。“在小鼠的原位乳腺癌模型中，經增強的聯(lián)合治療展現(xiàn)了明顯的腫瘤生長抑制作用?！?/span>
光合生物雜交微納泳體系統(tǒng)不僅對于放療具有積極作用，在經過射線處理后釋放的葉綠素能作為光敏劑，進而產生具有細胞毒性的活性氧來殺死腫瘤細胞，實現(xiàn)協(xié)同光動力治療?！罢５墓鈩恿χ委熜枰鯕夂突钚匝醪拍茼樌_展，目前的微納機器人能夠很好地解決這兩個需求?！?/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，可以無創(chuàng)性地監(jiān)測腫瘤治療情況和腫瘤微環(huán)境變化?！八幬镉龅綗晒猓湍軌虮磉_出來。葉綠素此時就像一面鏡子。”
這項研究持續(xù)了三年，周民說最早關注到微藻是源于一次海洋學院會議，和藻類研究的朋友聊天時受到的啟發(fā)。面對未來的應用前景，周民說：“該微納泳體本質作為天然生物能夠在體內得到有效降解，為生物雜化材料應用在靶向遞送和體內生物醫(yī)學中提供了轉化前景?！?/span>
