微型藻类微型机器人可以改变肺癌治疗

肿瘤传播到肺部,或肺转移,在领域中构成了巨大的挑战癌症治疗。

常规化疗经常达不到要求因为它效率低下。它不直接靶向肺部,而是以足够高的浓度积累以杀死肿瘤。

我的同事和我王实验室张研究组在加州大学圣地亚哥分校,在过去的五年里一直在开发生物混合微型机器人,由天然和合成材料制成的微小物体,可用于医学。

在我们新发表的研究中,我们做了一个基于绿色微藻的生物混合微型机器人可以将化疗直接输送到肺部并治疗肺转移。

微藻可以在您的身体中游动。(CSIRO/维基共享资源,抄送 BY-SA)

藻类药物递送

合成微型机器人通常由难以制造的刚性金属或聚合物结构制成。它们无法进入某些器官和组织,并且可能对人类有毒。

微藻克服了这些问题。首先,微藻可以自主移动通过使用称为鞭毛的毛发状附属物来推动自己通过肺部等器官。他们是毒性较小与其他微生物相比。他们也是更便宜,更容易生产.

我们的生物混合微型机器人 – 称为藻类-NP(DOX)-机器人– 结合了制药中常用的微观、活的绿色微藻,莱茵衣藻 Chlamydomonas reinhardtii,纳米颗粒涂有红细胞膜。

细胞膜作为一种天然的“伪装”,以增强微型机器人的生物相容性,并防止其受到患者免疫系统的攻击。纳米颗粒内有一种常见的化疗药物,称为多柔比星。

我们在有肺转移的小鼠中测试了基于藻类的微型机器人。通过气管施用这些基于藻类的微型机器人,我们可以将药物直接输送到肺部,并最大限度地减少对其他器官的副作用。

一旦进入肺部,我们基于藻类的微型机器人就可以游泳并将药物分布在肺组织中。它还可以逃避肺部免疫细胞的破坏,使药物逐渐从纳米颗粒中释放出来。

与不能自行移动的游离药物和静态药物负载纳米颗粒相比,我们的生物混合微型机器人积累的浓度更高,在肺部的保留时间更长。

通过更有效地向患病的肺组织提供化疗,我们的生物混合微型机器人通过缩小肺部肿瘤和延长治疗小鼠的存活率来显着改善治疗结果。

用我们的藻类微型机器人治疗的小鼠的中位存活时间增加了 40%,将存活期从 27 天延长到 37 天。

免疫细胞最终将微型机器人分解成无毒的成分,并将它们完全从体内清除。

生物工程治疗

我们的研究结果表明,生物混合微型机器人提供了一种强大的方法,可以将药物输送到肺部以治疗肺部疾病。

我们之前使用我们的绿色微藻微型机器人平台来治疗急性肺肺炎.我们现在专注于治疗其他具有挑战性的肺部相关疾病,例如囊性纤维化和特发性肺纤维化。

我们还在努力建立一种更有效、无创地交付我们的生物混合微型机器人的方法。集成其他运动控制策略,例如磁导超声波捕获,可以增强体内特定靶点的药物积累。

我们的生物混合微型机器人还需要一段时间才能出现在临床上。但总的来说,将活微藻与细胞膜涂层的纳米颗粒相结合来递送药物可以帮助为生物工程癌症治疗奠定基础。

李正兴,材料科学与工程博士候选人,加州大学圣地亚哥分校

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