近日，加州大學聖地牙哥分校(UCSD)的奈米工程師利用天然微藻細胞，開發出一種微型機器人，可在肺部四處游動，遞送藥物並清除引起肺炎的細菌。在動物實驗中可安全清除引發急性肺炎的綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)，使小鼠存活率達100%。該研究發表於《Nature Materials》。
 
該微型機器人由天然微藻細胞製成，表面上附著含有抗生素的奈米顆粒，該奈米顆粒由微小的生物可降解聚合物球體製成，且在球體上覆蓋著嗜中性白血球(neutrophil)的細胞膜。
 
嗜中性白血球的細胞膜可以讓這些微型機器人吸收和中和細菌以及人體免疫系統產生的發炎分子，能夠減少有害發炎，更有效地對抗肺部感染。
 
研究人員利用微型機器人治療由綠膿桿菌感染產生急性肺炎小鼠，透過氣管讓微型機器人進入小鼠肺部，治療一周後完全清除感染，且治療組的小鼠存活了30天，未治療的小鼠在感染第三天時死亡。綠膿桿菌是醫院內嚴重感染致病菌，常發生於使用呼吸器的重症患者。
 
研究人員指出，使用微型機器人治療比靜脈注射抗生素更有效，靜脈注射抗生素需要使用比微型機器人高出3000倍的抗生素劑量才能達到相同的效果。使用微型機器人治療只需要500 ng抗生素，而靜脈注射則需要1.644 mg的抗生素。
 
研究人員表示，這是由於藥物直接透過微型機器人到達肺部，而靜脈注射只有少部分的抗生素會進入肺部，這也是目前許多抗生素治療肺炎效果不佳的原因之一。
 
此研究由奈米機器人研究領域權威──UCSD奈米工程學習教授Joseph Wang與開發治療感染性疾病的細胞模擬奈米粒子權威Liangfang Zhang共同進行，早在先前就一起開發出微型給藥機器人，可以安全地在活體動物體內，治療胃與血液中的細菌感染，這次則是用於治療細菌性肺部感染。
 
Liangfang Zhang表示，我們的目標是以安全、簡單、具生物相容性且持久作用的形式，將藥物遞送至體內更具挑戰的位置，如肺部。
 
Joseph Wang也強調，不須擔心藻類細胞放入肺部的安全性，實驗證實，在治療後體內的免疫細胞會有效代謝藻類以及剩餘的奈米顆，不會留下任何有毒物質。
 
不過，目前這項研究仍在概念驗證階段，研究團隊將進行更多基礎研究，來了解微型機器人與免疫系統的相互作用；也將進一步驗證微型機器人在大型動物何人體中的療效。
 
參考資料：https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220922124405.htm
論文：https://doi.org/10.1038/s41563-022-01360-9
 
(編譯/李林璦)