近日，德國(guó)馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所成功開(kāi)發(fā)出一種與白細(xì)胞相似的微型機(jī)器人，并在磁場(chǎng)的導(dǎo)航控制下實(shí)現(xiàn)了在模擬血管中快速逆行，為將來(lái)通過(guò)微型機(jī)器人將藥物運(yùn)送到患者病灶深處鋪平了道路。在過(guò)去的二十年中，由于制造技術(shù)，材料，控制和成像等方面的重大進(jìn)步，微機(jī)械研究領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足發(fā)展。

當(dāng)前的微型機(jī)器人大多只能到達(dá)可以觀察到或相對(duì)容易接近的組織（例如胃腸道）。如何讓微型機(jī)器人克服黏滯力，到達(dá)體內(nèi)深處，并在人體復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操控，是靶向藥物精準(zhǔn)輸送研究面臨的重大挑戰(zhàn)。

白細(xì)胞是血液中唯一有活躍移動(dòng)能力的細(xì)胞，能夠進(jìn)入血管周?chē)M織內(nèi)，并在其中游走。受此啟發(fā)，德國(guó)馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的科學(xué)家以白細(xì)胞為模型，成功開(kāi)發(fā)出一款微型機(jī)器人，其大小，形狀和活動(dòng)性與白細(xì)胞相似。在實(shí)驗(yàn)室模擬血管的環(huán)境下，可以攜帶抗癌藥物，在人工操縱下較快地進(jìn)行有目的的運(yùn)動(dòng)。

該機(jī)器人直徑約8微米，由微小的玻璃顆粒組成，鎳金材料制成的磁性納米膜覆蓋在球形微型機(jī)器人的一側(cè)，可以發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞的特殊分子作為癌癥藥物附著在另一側(cè)。在模擬血管中，研究人員成功操縱微型機(jī)器人快速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)每秒600微米，大約是其體長(zhǎng)的76倍。

論文第一作者尤努斯·阿拉潘博士說(shuō)：“借助磁場(chǎng)，我們的微型機(jī)器人可以在導(dǎo)航控制下逆流穿過(guò)模擬血管，由于血液流動(dòng)和密集的細(xì)胞環(huán)境，這是一個(gè)挑戰(zhàn)。此前還沒(méi)有類(lèi)似微型機(jī)器人能夠承受這樣的流體。

但是我們做到了！此外，我們的機(jī)器人還可以獨(dú)立識(shí)別它們感興趣的細(xì)胞，例如癌細(xì)胞。它們之所以可以這樣是因?yàn)槲覀冇眉?xì)胞特異性抗體包裹著它們。這樣就可以在運(yùn)動(dòng)中（精準(zhǔn)地）釋放藥物分子?！?/p>

不過(guò)，目前這種微型機(jī)器人還沒(méi)有在人體中進(jìn)行過(guò)測(cè)試。參與研究的博士生烏古爾·博祖尤克（Ugur Bozuyuk）說(shuō)：“在醫(yī)院中，當(dāng)前成像方法的分辨率還不夠高，無(wú)法對(duì)人體中的單個(gè)微型機(jī)器人進(jìn)行成像。

此外，考慮到微型機(jī)器人（大約10微米）和器官組織（數(shù)千微米）之間的大小差異，單個(gè)微型機(jī)器人可以攜帶的載藥量顯然也不夠。人們必須能夠在一個(gè)群中一起操縱多個(gè)微型機(jī)器人，以獲得足夠的效果。我們離此還有很長(zhǎng)的路要走，這僅僅是個(gè)開(kāi)始。”

微型機(jī)器人的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所物理智能部主任梅丁·西蒂教授表示：“我們的愿景是創(chuàng)建用于微創(chuàng)及靶向藥物輸送的下一代運(yùn)輸工具，它們可以（像白細(xì)胞一樣穿過(guò)血管）進(jìn)一步滲透到體內(nèi)，使難以到達(dá)的區(qū)域更容易被接近?！?/p>

科學(xué)家研制出“三抗一修”間充質(zhì)干細(xì)胞

該中心研究人員研制了一種具有抗菌、抗毒、抗炎和組織修復(fù)能力的“三抗一修”間充質(zhì)干細(xì)胞。目前，該細(xì)胞已完成動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。未來(lái)，這種新型間充質(zhì)干細(xì)胞有望成為治療膿毒癥的殺手锏。相關(guān)成果發(fā)表在美國(guó)《分子治療》雜志上。

膿毒癥是一種由細(xì)菌或者病毒感染所致的過(guò)度炎癥反應(yīng)綜合征，是危重病急救醫(yī)學(xué)感染患者晚期死亡的主要原因，目前尚無(wú)有效的治療手段。當(dāng)膿毒癥患者接受大劑量抗生素治療時(shí)，抗生素在殺滅病原菌的同時(shí)，死亡的病原體會(huì)釋放超量的毒素和細(xì)菌DNA，這些致病分子可進(jìn)一步激發(fā)機(jī)體過(guò)度炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致多器官功能障礙而加速患者的死亡。

“如何在殺菌的同時(shí)，中和毒素成為膿毒癥治療的重要科學(xué)問(wèn)題?！标戃娷娽t(yī)大學(xué)陸軍特色醫(yī)學(xué)中心干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)科主任徐祥說(shuō)，過(guò)往的研究中，單一針對(duì)膿毒癥發(fā)病機(jī)制中某一關(guān)鍵介質(zhì)或者調(diào)控環(huán)節(jié)的治療措施均未能獲得令人滿意的臨床治療效果。

為此，研究人員設(shè)計(jì)了具有抗菌、抗毒、抗炎和組織修復(fù)能力的間充質(zhì)干細(xì)胞。在膿毒癥模型小鼠治療中，新型間充質(zhì)干細(xì)胞可顯著降低主要器官細(xì)菌載量和血清炎癥因子，顯著提高血清中內(nèi)毒素清除能力、組織修復(fù)能力和小鼠生存率，特別是耐藥性金黃色葡萄球菌感染的小鼠生存率由20.7%提高到56.7%。

徐祥表示，研究團(tuán)隊(duì)后期將進(jìn)一步開(kāi)展新型間充質(zhì)干細(xì)胞移植治療膿毒癥的臨床轉(zhuǎn)化研究工作，若能有效將此策略應(yīng)用于重癥膿毒癥的臨床治療，將極大提高膿毒癥的臨床治療療效，或可改寫(xiě)多重耐藥、無(wú)藥可控的現(xiàn)象。