遼寧科研人員研發出硅藻微米機器人可用於腦膠質瘤治療
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收藏人民網沈陽3月22日電 (記者邱宇哲)近日,中國科學院沈陽自動化所機器人學研究室科研團隊聯合中國醫科大學附屬盛京醫院,開發了一種面向腦膠質瘤治療的硅藻微米機器人,它具有良好的磁響應特性與可編程運動能力,能夠精准地靶向運動到膠質瘤病灶區域,還可以直接利用體內的內源性葉綠素作為光敏劑,在不額外修飾藥物的情況下,實現針對膠質母細胞瘤的光動力治療。動物實驗表明,採用的硅藻機器人對原代膠質瘤細胞產生了顯著的殺傷效果,且具有良好的生物相容性。
硅藻,是一種多孔結構的單細胞生物,尺寸通常幾微米到幾十微米,是地球上最小的光合生物之一,廣泛存在於海洋、湖泊、濕地等環境。硅藻細胞像個多孔的小盒子,外部細胞壁(也就是硅藻殼),是無色、透明且堅硬的二氧化硅。在顯微鏡下可以看到,硅藻殼結構樣式豐富,具有均勻的微孔。
科研人員通過酸處理技術,將硅藻制備成微納米尺寸的機器人,利用其多孔結構讓它承載藥物,通過外部磁場控制其運動,讓它具有在藥物精准遞送的行動能力。在制備過程中,進一步保留了硅藻細胞所攜帶的天然葉綠素,將它作為一種天然“藥物”。通過人工智能算法,讓硅藻機器人實現自主閉環運動,使其能夠沿預設軌跡進行受控導航,硅藻機器人還表現出了穿越狹窄縫隙並在細胞環境中靶向癌細胞的能力。
科研人員開展了動物實驗,向老鼠顱內膠質瘤病灶注入硅藻機器人,並利用激光激活光動力療法。實驗結果表明,激光激活的硅藻微米機器人對原代膠質瘤細胞產生了顯著的殺傷效果,原代細胞存活率降至19.5%。實驗進一步驗証了硅藻微米機器人能有效抑制腫瘤生長,且不會引起明顯的全身毒性。
上述成果於2026年2月16日在線發表於國際學術期刊《生物設計與制造》。沈陽自動化所研究員焦念東表示:“這種無需外源性載藥的微米機器人,可以在一定程度上規避靶向遞送中的藥物泄漏風險,降低損傷正常組織和細胞的風險。未來,有望通過與術中導航系統、體內遠距離遞送技術結合,提升其靶向性與療效。”
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