蔡林涛团队开发“纳米快递员”，通过EMS实现远程精准递药

1966年，一部名为《神奇旅程》的科幻电影上映，电影中，为了拯救一名脑血管被破坏而危在旦夕的科学家，5名医生乘坐潜艇并被缩小为几百万分之一，通过注射进入体内前往大脑修复血管，拯救生命。

现实中，具有自我推进和导航能力的微纳生物机器人（micro/nanorobots）因其可以到达现有医疗器械难以企及的微观区域，有望实现疾病的精准诊疗，革新传统医学，因此受到广泛关注。但是，由于体内存在多重生理屏障，开发能够适应微环境的变化，将药物精准递送到远程病灶的微纳机器人仍然具有挑战性。

2023年2月22日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所纳米医疗与技术研究中心蔡林涛团队在 Science 子刊 Science Advances 上发表了题为：Twin-bioengine self-adaptive micro/nanorobots using enzyme actuation and macrophage relay for gastrointestinal inflammation therapy 的文章。

该研究成功开发了一款双引擎自适应的酵母微纳生物机器人，能够像“快递员”一样，通过酶与巨噬细胞引擎的切换（Enzyme-Macrophage-Switching，EMS）穿透人体多重生理屏障，实现精准的将药物主动递送到远程炎症病灶。

大自然合成了大量结构复杂、性能优越的材料，为构建具有优良生物相容性的智能微纳生物机器人提供了灵感。该工作提出了以酵母益生菌来源的酵母微囊为活性材料，通过将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶偶联在包裹纳米药物的酵母微囊表面，制备了具有不对称结构的酵母微纳生物机器人（TBY-robot）。

双引擎自适应酵母微纳生物机器人治疗胃肠炎的研究

经口服后，TBY-robot能够利用肠道内天然的葡萄糖浓度梯度穿透黏液屏障，通过肠上皮微褶皱细胞跨过肠上皮屏障，在派尔氏结内自切换为巨噬细胞引擎，进而利用巨噬细胞的炎症趋化性，经过淋巴循环和血液循环，精准的将药物递送到远程炎症部位。在小鼠结肠炎模型和胃炎模型中的结果显示，TBY-robot能够提高药物的富集约1000倍，极大的降低了炎症反应并缓解了疾病的症状。

酵母微纳生物机器人通过EMS实现远程精准的炎症病灶递药

TBY-robot像“纳米快递员”，派尔氏结类似于“中转站”，通过切换不同的交通工具，将货物精准的递送到目的地。酵母微纳生物机器人的成功开发为胃肠道炎症和其他炎症相关疾病的治疗提供了全新的技术手段。

深圳先进技术研究院蔡林涛研究员、潘宏副研究员和郑明彬博士为通讯作者，中国科学院大学博士生张保珍为第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、广东省科技厅、深圳市科创委等科技项目的资助。