摘要
微纳米机器人是指一种能够将周围的能量转换为自身驱动力从而实现自主运作的微小设备，近年来，人类对运动用微型智能机器人也开始显示出了愈来愈大的兴趣，通过模拟科幻小说中的微型外科医生，这种可以作为对复杂人体使用的微小医疗设备，能够将周围的化学动能以及外界能源(如光、磁铁、和超声波等)转化为有效的驱动能量。它的可操控性很好，加上强劲的推进力以及可重构的软体，使它可以在极有限的空间里实现自主航行，到达普通药物难以抵达的位置，以执行各种生物医学任务。由于需求的日益变化，微型机器人的组成已经从刚性的无机材料向功能性的内源性细胞转变。将天然细胞与合成微型机器结合起来，创造了一个具有细胞生物功能和有效推进的协同特性平台。 在这里，我们设计了基于两种不同细胞的细胞机器人，通过对细胞膜表面进行Janus修饰，在外部磁场的控制下进行定点运动。一个是，利用293T细胞作为溶瘤腺病毒(OA)的活性“特洛伊木马”载体，设计出一种独特的机器人医疗平台。利用环精氨酸、甘氨酸、天冬氨酸三肽(cRGD)对OA感染的293T细胞进行全修饰，使其能够特异性结合膀胱癌细胞，然后在细胞表面不对称修饰Fe3O4纳米颗粒(NPs)，从而制备负载OA的细胞机器人。非对称的磁性纳米粒子包覆层使得该细胞机器人能够在各种介质中进行有效运动，并在微流控装置和膀胱模具中进行定向移动，从而进一步实现了细胞机器人在小鼠膀胱中的定向运动和长时间滞留，提高溶瘤病毒对肿瘤细胞的杀伤效果。 另一个是基于ACHN肿瘤细胞的微型机器人，通过不对称地用Fe3O4 NPs包覆感染溶瘤病毒的ACHN肾癌细胞而制备的。在外部磁场的有效推进和肿瘤细胞的同源黏附性的协同作用下，促进细胞机器人与3D肿瘤细胞球体的结合，从而提高病毒治疗的肿瘤杀伤效果。细胞机器人可在微流控装置和膀胱模具中进行很好的定向移动。在离体的兔子的泌尿系统中也表现出很好的移动的能力，并可以在密闭空间跨越生物屏障推进和导航，实现从膀胱到肾脏的迁移，有望实现肾细胞癌的靶向病毒治疗。 总体而言，本研究将基于细胞的微型机器人与病毒治疗相结合，形成了一种多功能的机器人治疗平台，具有无燃料推进、肿瘤靶向和肿瘤选择性杀伤的特点，扩大了细胞机器人在生物医学领域的应用范围。
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