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最强解毒!混合生物型纳米机器人可以清除血液中的病原菌和毒素

导语:据外媒报道,加州大学圣迭戈分校的工程师已经研发出微型超声动力的纳米机器人,可以在血液中游泳,并除去里面的有害病原菌以及它们产生的毒素。这种概念验证纳米机器人未来或许会成为最安全有效的解毒方式。

据外媒报道,加州大学圣迭戈分校的工程师已经研发出微型超声动力的纳米机器人,可以在血液中游泳,并除去里面的有害病原菌以及它们产生的毒素。这种概念验证纳米机器人未来或许会成为最安全有效的解毒方式。

据了解,这种新型的纳米机器人由血小板和红血球细胞膜的混合涂布金纳米线做成,这种混合型生物膜让纳米机器人可以一次完成两个不同细胞的任务——结合了MRSA细菌(一种耐金黄色葡萄球菌)的血小板以及吸收了这些细菌产生的毒素的红细胞。

纳米机器人中的黄金纳米线对超声波有反应,这使他们能够在没有化学燃料的情况下快速游泳。这种流动性有助于纳米机器人与血液中的目标(细菌和毒素)有效混合并加速解毒。

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混合血小板/红细胞膜包覆的纳米机器人的彩色SEM图像

该研究成果发表在5月30日出版的《科学机器人》杂志上,结合了加州大学圣迭戈雅各布工程学院纳米工程系教授Joseph Wang和Liangfang Zhang的先进技术。Wang的团队开发了超声波驱动的纳米机器人,而Zhang的团队发明了将纳米颗粒包裹在天然细胞膜中的技术。

Wang表示,“通过将天然细胞涂层整合到人造纳米机器上,我们可以赋予微型机器人新的功能,例如从身体和其他基质中去除病原体和毒素。这是一个概念性的平台,用于不同的治疗和生物脱毒应用。”

论文的共同第一作者、加州大学圣迭戈分校Wang研究小组的博士后学者Berta Esteban-FernándezdeÁvila说,“我们的想法是创造多功能的纳米机器人,可以同时完成许多不同的任务。将血小板和红细胞膜结合到每个纳米机器人涂层中是协同作用,血小板靶向细菌,而红细胞靶向并中和这些细菌产生的毒素。”

当蛋白质聚集到异物表面并阻止它们正常工作时,涂层也保护纳米机器人免受生物污染的影响。

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MRSA细菌附着在混合细胞膜包覆纳米机器人上的SEM图像

研究人员通过首先从血小板和红细胞中分离整个膜来制造混合涂层。然后,他们应用高频声波将膜融合在一起。由于膜取自实际细胞,它们包含所有的原始细胞表面蛋白质功能。为了制造纳米机器人,研究人员用特定的表面化学方法将杂化膜涂覆到金纳米线上。

纳米机器人的宽度约是人类头发丝的二十五分之一,它们在超声的驱动下速度可达到每秒35米。在试验中,研究人员使用纳米机器人治疗MRSA及其毒素污染的血液样本。五分钟后,这些血液样品比未处理的样品少了三倍的细菌和毒素。

该研究仍处于初期阶段。研究人员指出,他们的最终目标不是制造专门治疗MRSA感染的纳米机器人,而是希望用纳米机器人进行更广泛的生物解毒。研究人员还表示,该团队未来的工作还包括活体动物试验,并且尝试用生物可降解材料制造纳米机器人,以取代现在的黄金纳米线。

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