靶向药物的新载体——微型生物混合机器人

靶向制剂亦称靶向给药系统（Targeting drug delivery system,TDDS），是通过载体使药物选择性的浓集于病变部位的给药系统，病变部位常被形象的称为靶部位，它可以是靶组织、靶器官，也可以是靶细胞或细胞内的某靶点。

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靶向制剂不仅要求药物到达病变部位，而且要求具有一定浓度的药物在这些靶部位滞留一定的时间，以便发挥药效，成功的靶向制剂应具备定位、浓集、控释及无毒可生物降解等四个要素。由于靶向制剂可以提高药效、降低毒性，可以提高药品的安全性、有效性、可靠性和病人用药的顺应性，所以日益受到国内外医药界的广泛重视。

近日，来源于美国物理研究院(American Institute of Physics)的最新报道，介绍了一种新型的运载药物的微型生物混合机器人，在靶向药物领域可能会带来颠覆性的改变。

报道称，该生物混合机器人由大肠杆菌和红细胞膜纳米脂质体组合而成。微型生物混合机器人可以在体内游动，该功能可将药物传递给肿瘤或提供其他运输功能。细菌对体内的环境变化具有感知能力，这意味着它们可以向某些化学物质移动，也可以使用磁或声信号对其进行远程控制。

尽管如此，仍然存在许多需要攻克的难题，例如微型生物混合物的运动性能和免疫原性。为了取得成功，这些微型生物混合物必须由可以通过人体免疫系统的材料组成。同时它们还必须能够在粘性环境中快速游动并穿透组织细胞来运送药物。研究一览研究团队在APL Bioengineering上发表的一篇论文中，研究人员通过将基因改造的大肠杆菌MG1655亚菌株和纳米脂质体（由红细胞制成的小结构）相结合，制造出了生物混合细菌微型游泳器。

（生物混合细菌微型游泳器的插图（上图）和扫描电子显微镜图像（下图），是通过将基因工程大肠杆菌 MG1655和由红细胞制成的纳米脂质体结合在一起而制成的。使用生物素-链霉亲和素相互作用将纳米脂质体附着到细菌膜上。来源：APL Bioengineering）

纳米脂质体是先将红细胞排空，保留红细胞膜并将其过滤至纳米级大小，得到衍生出来的纳米囊泡。这些微小的红细胞载体利用生物素和链霉亲和素之间强大的非共价生物键附着在细菌膜上。该过程保留了两个重要的红细胞膜蛋白，即用于连接TER119和防止巨噬细胞摄取的CD47。

大肠杆菌 MG 1655作为生物引擎，利用自身鞭毛旋转的作为动力，驱动自身在的运动。研究人员通过使用定制的2-D对象跟踪算法评估细菌的游泳能力，并以20个视频作为原始数据记录其性能。

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研究人员发现，带有携带的生物纳米脂质体混合物的速度具有明显优势，较其他微粒的生物混合物移动速度快40％。另一研究表明，在细菌膜上覆盖纳米脂质体，能显著降低免疫反应，这可能是由于纳米脂质体的尺寸以及对血红素密度的调节。下步计划这些生物混合“游泳健将”利用速度的优势，可以更快地递送药物，并且由于其组成而可以减少免疫反应。研究人员计划将进一步调整生物混合物的免疫清除率，并研究它们如何渗透细胞并在肿瘤微环境中释放药物。论文作者Metin Sitti说：“通过将能动的微生物与人工载药物相结合而实现的生物混合机器人具有巨大的潜力，这可能会彻底改变医学领域的靶向药物载体问题”。

参考资料：[1]Personalized microrobots swim through biological barriers, deliver drugs to cells,from,  https://phys.org/news/2020-04-personalized-microrobots-biological-barriers-drugs.html[2]Nanoerythrosome-functionalized biohybrid microswimmers, from, https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5130670