美国加州理工学院科学家创造出一种酶驱动的微气泡机器人，能够导航至肿瘤处，携带抗癌药物并利用超声波按需释放药物。这种设计简化了微型机器人的结构和制造方式，同时保持了强大的靶向能力和治疗效果。相关研究发表于《自然·纳米技术》。
让微气泡机器人成为现实
长期以来，微机器人都被寄予了在人体内精确递送药物的厚望，但如何让它们投入实际应用仍很困难。许多微机器人的设计复杂，制造成本高昂，一旦进入活体组织便难以控制。
加州理工学院和南加州大学的研究人员设计出一种新微型机器人，旨在通过将设计简化为最简单的形式：一个气泡来解决这些问题。
与之前依赖3D打印、水凝胶外壳和洁净室制造的微型机器人不同，这种新型机器人完全由蛋白质外壳包裹的微气泡制成。这些微气泡已被广泛用于医学成像且具有生物相容性。利用超声搅拌，团队可以快速且低成本地生产数千个相同的微气泡。
该团队开发的第一个版本包括磁性纳米粒子，允许研究人员利用外部磁场引导气泡朝向目标，并利用超声成像进行追踪；第二个版本是完全自主的，通过添加另一种酶（过氧化氢酶），微气泡机器人可以对在肿瘤和炎症组织中浓度更高的过氧化氢作出反应。这使气泡无需成像或外部控制即可向肿瘤移动。
自己动手的微气泡机器人
运动来自于附着在气泡表面的尿素酶。尿素酶与体内自然存在的废物尿素反应，产生氨和二氧化碳。由于酶分布不均匀，化学副产物在气泡的一侧积累更多，从而产生推力推动机器人前进。
研究人员对表面胺基进行了化学修饰，以附着酶、药物和纳米粒子，从而制造出能够运动、感知环境并进行治疗的微型机器人。
爆破以释放药物
一旦气泡机器人到达肿瘤，聚焦超声波就会将其爆破。突然的崩塌释放了药物，并机械性地增强了药物在肿瘤内的渗透。在针对膀胱癌的小鼠实验中，使用这种方法21天后，与单独使用药物治疗的动物相比，肿瘤重量减少了约60%。
研究人员表示，这一微气泡机器人平台很简单，但它集成了治疗所需的条件：生物相容性、可控运动、成像引导和帮助药物更深穿透肿瘤的按需触发。
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