可生物降解的微型机器人为小鼠提供治疗炎症性肠病的疗法

加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的工程师开发出一种治疗炎症性肠病(IBD)的方法，该方法使用微型机器人或微型机器人与绿藻相结合。这种实验性治疗方法已在小鼠身上成功测试，显著减轻了IBD症状并促进了受损结肠组织的愈合，且没有毒副作用。他们的研究成果发表在《科学机器人》杂志上，论文标题为“生物混合微型机器人调节结肠细胞因子水平并调节炎症性肠病中的上皮屏障修复”。

由加州大学圣地亚哥分校化学与纳米工程系教授张良芳博士和王约瑟夫博士领导的科学家们设计了所谓的藻类MΦNP机器人，这种微型机器人由抗炎纳米颗粒组成，这些纳米颗粒以化学方式附着在绿藻细胞上。一旦被摄入，藻类细胞就会在结肠周围移动，散播附着的纳米颗粒。张良芳博士说：“这种方法的优点在于它不需要药物——我们只是利用天然细胞膜来吸收和中和促炎细胞因子。”

纳米颗粒由可生物降解的聚合物制成，表面覆盖有巨噬细胞膜。在IBD病例中，巨噬细胞被过度激活，导致它们产生大量促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子-⍺和白细胞介素-6。这些细胞因子反过来与巨噬细胞上的受体结合，并触发它们产生更多的细胞因子。用巨噬细胞覆盖微型机器人可以让它们充当诱饵，可以自然地结合促炎细胞因子，而不会触发更多细胞因子的产生。

研究人员已采取措施确保微型机器人符合适当的安全标准。除了使用生物相容性材料制造机器人外，研究中使用的绿藻细胞还被FDA认定为可安全食用。为了测试其安全性，研究人员每天给小鼠喂食一粒胶囊，连续十天，然后观察它们的血液化学、主要血细胞群、胃肠道主要部分以及几个器官。根据论文中的信息，小鼠在治疗后没有出现任何异常。

微型机器人被包装在一个液体胶囊内，胶囊内有一层pH响应涂层，可保护内容物免受胃酸侵蚀，直到其溶解在结肠的中性环境中。这样，微型机器人在到达目标之前不会被释放。“我们可以将微型机器人引导到患病部位，而不会影响其他器官，”王说。“这样，我们可以将毒性降至最低。”胶囊将功能化的藻类保持在液相中，直到它们在肠道中释放出来。

接受微型机器人治疗的小鼠粪便出血减少，粪便稠度改善，并逆转了炎症性肠病引起的体重减轻。它们还报告称结肠炎症程度降低。

研究人员目前正在考虑如何将该平台转移到临床应用中。研究人员写道：“这种藻类-MΦNP-机器人系统的强大功能不仅使其适合缓解IBD症状，而且由于其可靠的生物安全性、高治疗效率和低毒性，还使其成为解决其他促炎细胞因子相关疾病的潜在解决方案。”“此外，该平台的可扩展性使其成为未来临床转化的有力候选者，提供了广泛使用的可能性。”