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暨南大学研究团队实现用光指挥斑马鱼体内白细胞
2022年07月22日 09:58  来源:中国新闻网

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  【解说】近日,暨南大学研究团队在智能医疗微型机器人研究中取得进展,他们利用光学操控技术,在活的斑马鱼血管内将内源性的中性粒细胞构建为智能微型航行器,实现了血管内纳米药物的动态输运和细胞碎片的可控清除,这在国际上属首次。目前,此项研究成果已刊发在《美国化学学会核心科学》上。

  【同期】暨南大学纳米光子学研究院院长 李宝军

  这是一个血管,这是一个白细胞,就是我们微型机器人,我们用光控制,现在看我们白细胞开始走,把药物吞噬到里面,抓住了,现在开始根据我们指令它走,我们让它绕过这个障碍物,它就过来到这个地方,我们希望它药物释放,现在你看纳米颗粒它就会释放出来,这个药物释放出来。

  【解说】据介绍,暨南大学纳米光子学研究院10年前就有了用光操控细胞(培养液)的课题,2017年选择了斑马鱼作为研究对象,随后开始用光操控白细胞。

  【同期】暨南大学纳米光子学研究院副教授 刘晓帅

  因为聚焦以后的光束靠近细胞的时候,它会产生光力,就类似于说我们的手可以握住一些东西,它也可以把一个东西握住,然后这个力是比较小的,所以对于我们宏观来说的话我们是感受不到的。但是对于这种微观的细胞来说的话,这种力就足以影响它的行为,把它静止住,甚至说让它按照我们想要的那种去走去爬去跑,这也是我们能够把白细胞转变成机器人的最开始的一个很基础的理论知识。

  【解说】而研究团队之所以选择斑马鱼为实验对象,一方面因为斑马鱼的基因跟人类高度同源,另一方面其内部血管和白细胞在光学显微镜下清晰透明,便于实验观察。不过在实验过程中,研究团队还是遇到了很大的技术挑战。

  【同期】暨南大学纳米光子学研究院院长 李宝军

  因为你操控白细胞的时候,白细胞在血管里面,斑马鱼的血管就是十几个微米,比如说药物颗粒,你要把它让白细胞吞噬,你得把药物颗粒先注射到斑马鱼的血管里面,血管十几个微米,你要精准的注射到十几个微米的血管,难度非常大,所以我们花了很多的时间,我们不断的摸索把它做出来。

  【解说】除了在血管内航行,该研究团队还利用光力协助白细胞穿越血管壁进入组织,并驱动其在组织间隙中航行,其航行速度和方向均可以使用光进行远程调控。

  【同期】暨南大学纳米光子学研究院院长 李宝军

  这一个变形的就是我们操控的白细胞机器人,现在我们操控想让白细胞穿过血管壁,到达生物组织里面,也就是如果身体的某个地方有病毒和病菌侵入或者受伤发生病变,我们想让它到那个地方去诊治,它就开始穿过血管壁,这个实验我们在实验上难度比较大,比血管里难度大,现在白细胞开始穿过,它变形穿过血管,这是到生物组织里面了。

  【解说】李宝军表示,作为基础研究,目前该研究只在斑马鱼身上进行,后续还将继续优化,逐步在小鼠和大动物模型上进行实验。至于何时能在人体上进行实验,还有很长的路要走。不过,相信经过科研团队的不懈努力,未来这项研究成果将在智能医疗领域发挥重要的作用。

  【同期】暨南大学纳米光子学研究院院长 李宝军

  我们可以把这些微型机器人,我们控制让它在生物组织游走,类似于巡逻巡航,它发现某个地方细胞病变或者有细菌,它就会探测到,这个时候我们就能看到,但是白细胞它就会再靠上去,我们也可以用光诱导它遥控它靠上去,它就会把这个细胞消灭掉,这一个工作做好以后,对这些(智能医疗作用)非常大,通常你要治病,某一个地方你得吃药,打针这个药物要主动输入到那个地方,它是扩散性的,我们这个是精准的,所以这一步一步做下去,并且是非接触的非介入的,这个意义很好很大。

  (记者 韦杰夫 刘诗英 广东报道)

编辑:叶霖嘉