在癌癥的傳統(tǒng)化療藥物治療中，患者長期面臨療效不佳以及治療副作用的困擾。這兩大問題主要是由于現(xiàn)有藥物治療缺乏足夠的靶向性所引起的：其一，藥物分子難以實(shí)現(xiàn)對腫瘤部位的精準(zhǔn)靶向，削弱了治療效果；其二，藥物在體內(nèi)循環(huán)過程中易作用于健康組織，進(jìn)而引發(fā)毒副反應(yīng)。此外，腫瘤藥物遞送還面臨著遞送效率低、血流環(huán)境以及生理屏障等多重技術(shù)瓶頸，進(jìn)一步降低了療效。因此，開發(fā)具備高精準(zhǔn)性、高效性和低毒性的新型腫瘤遞送治療技術(shù)尤為重要。
針對上述問題，中國科學(xué)院高能物理研究所納米生物效應(yīng)與安全性實(shí)驗(yàn)室的邢更妹和李娟研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合北京航空航天大學(xué)馮林團(tuán)隊(duì)研發(fā)出磁驅(qū)動仿生載藥納米機(jī)器人（Magnetically Driven Nanorobots，MDNs）用于解決腫瘤靶向藥物遞送所面臨的諸多挑戰(zhàn)。
在納米機(jī)器人驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，磁場操控技術(shù)憑借其遠(yuǎn)程可控、非侵入性、無組織損傷、可編程性、精準(zhǔn)主動靶向、多功能集成以及無需外部燃料等顯著優(yōu)勢脫穎而出，尤其適用于體內(nèi)藥物遞送過程的實(shí)時(shí)可視化監(jiān)測與成像分析。作為磁驅(qū)動納米機(jī)器人的核心構(gòu)筑單元，氧化鐵納米粒子因兼具獨(dú)特的磁響應(yīng)特性、良好的生物安全性及藥物分子共價(jià)偶聯(lián)的功能化潛力，成為理想的材料選擇。然而，實(shí)現(xiàn)高效磁場操控的關(guān)鍵在于對氧化鐵納米粒子表面性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)及磁學(xué)性能的精確調(diào)控。
為突破腫瘤靶向治療瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一套三維磁控納米機(jī)器人系統(tǒng)，用于化療藥物的精準(zhǔn)遞送。通過創(chuàng)新合成策略，成功制備了基于氧化鐵納米顆粒的水溶性載藥納米機(jī)器人，并采用pH響應(yīng)性共價(jià)鍵合實(shí)現(xiàn)了阿霉素的穩(wěn)定負(fù)載。團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)搭建的三維磁操控平臺，運(yùn)用四磁源協(xié)同控制機(jī)制，其可編程磁場能夠在三維空間內(nèi)靈活調(diào)節(jié)強(qiáng)度與頻率參數(shù)，賦予納米機(jī)器人多樣化的運(yùn)動模式。該平臺集成的視覺識別雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，可將納米機(jī)器人的定位誤差控制在微米級精度范圍
在復(fù)雜流體環(huán)境中，該納米機(jī)器人系統(tǒng)展現(xiàn)出卓越的環(huán)境適應(yīng)性。通過模擬野生鯡魚群的集群運(yùn)動行為，可實(shí)現(xiàn)群體分散、隊(duì)列重組、漩渦形成及定向遷移等動態(tài)運(yùn)動模式，有效突破腫瘤組織的生理屏障?；谖锢戆邢蚺c精確定位，納米機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)腫瘤部位的特異性富集，相較于傳統(tǒng)遞送方式，藥物遞送效率實(shí)現(xiàn)數(shù)量級提升
除此之外，該納米機(jī)器人系統(tǒng)集成了熒光成像與磁共振造影增強(qiáng)功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)測藥物遞送進(jìn)程并量化評估腫瘤治療效果，為臨床治療方案的動態(tài)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。進(jìn)一步研究表明，該納米機(jī)器人不僅能夠直接殺傷腫瘤細(xì)胞，還可通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境，激活免疫細(xì)胞活性并促進(jìn)其浸潤，顯著增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤免疫應(yīng)答。
相關(guān)研究成果以Magnetically driven bionic nanorobots enhance chemotherapeutic efficacy and the tumor immune response via precise targeting為題，作為《創(chuàng)新》第6卷第2期的封面文章發(fā)表（The Innovation, 2025, DOI：10.1016/j.xinn.2024.100777）。
中國科學(xué)院高能物理研究所的博士研究生王志杰為第一作者，通訊作者為中國科學(xué)院高能物理研究所李娟副研究員、邢更妹研究員和北京航空航天大學(xué)馮林教授。本研究由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、北京市科技計(jì)劃計(jì)劃項(xiàng)目和北京市杰出青年基金支持，并依托中科院北京同步輻射設(shè)施（BSRF）下開展。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675824002157
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