Написано AZoNano [19459900] [19459900]

Крошечные биогибридные роботы в масштабе микрометров могут плавать по всему телу и доставлять лекарства к опухолям или выполнять другие функции по перевозке грузов. Тенденции естественного восприятия окружающей среды бактериями означают, что они могут перемещаться к определенным химическим веществам или управляться дистанционно с помощью магнитных или звуковых сигналов.

Чтобы быть успешными, эти крошечные биологические роботы должны состоять из материалов, которые могут пропускать иммунную реакцию организма. Они также должны уметь быстро плавать в вязкой среде и проникать в клетки тканей для доставки груза.

В статье, опубликованной на этой неделе в APL Bioengineering из AIP Publishing, исследователи изготовили биогибридные бактериальные микросвиммеры путем объединения генно-инженерных E. coli MG1655 субстрат и наноэритросомы, небольшие структуры из эритроцитов.

Наноэритросомы представляют собой нановезикулы, полученные из эритроцитов путем опорожнения клеток, сохранения мембран и фильтрации их до наноразмерных размеров. Эти крошечные носители эритроцитов прикрепляются к бактериальной мембране, используя мощную нековалентную биологическую связь между биотином и стрептавидином. Этот процесс сохраняет два важных белка мембран эритроцитов: TER119, необходимый для прикрепления наноэритросом, и CD47 для предотвращения поглощения макрофагов.

. E. coli MG 1655 служит биоактуатором, выполняющим механическую работу по продвижению через тело в качестве молекулярного двигателя с использованием вращения жгутиков. Способность бактерий к плаванию оценивалась с использованием специально построенного 2D-алгоритма отслеживания объектов и 20 видео, взятых в качестве необработанных данных для документирования их эффективности.

Биогибридные микросвиммеры с бактериями, несущими наноэритросомы эритроцитов, работали со скоростью на 40% быстрее, чем другие биогибридные микросвиммеры на основе микрочастиц на основе E.coli, и работа продемонстрировала снижение иммунного ответа из-за наноразмерного размера наноэритросом и изменений в плотность покрытия наноэритросомами на бактериальной мембране.

Эти биогибридные пловцы могли доставлять лекарства быстрее из-за их скорости плавания и встречать меньше иммунного ответа из-за их состава. Исследователи планируют продолжить свою работу по дальнейшей настройке иммунного клиренса микророботов и выяснить, как они могут проникать в клетки и высвобождать свой груз в микроокружении опухоли.

Эта работа является важной ступенью в нашей всеобъемлющей цели разработки и развертывания биогибридных микророботов для доставки терапевтических грузов. Если вы уменьшите размер красных кровяных клеток до наноразмерных размеров и функционализируете организм бактерий, вы сможете получить дополнительные превосходные свойства, которые будут иметь решающее значение при переводе медицинской микроробототехники в клинику ».

Метин Ситти, автор

Источник: https://www.aip.org/