Gemello rivoluzionario

Di Accademia Cinese delle Scienze10 marzo 2023

I micro/nanorobot del lievito utilizzano un bimotore per l'auto-propulsione negli ambienti gastrointestinali intraluminali ed extraluminali. Credito: SIAT

I micro/nanorobot con capacità di auto-propulsione e di navigazione hanno attirato molta attenzione nella somministrazione di farmaci e nella terapia grazie alla loro locomozione controllabile nei tessuti corporei difficili da raggiungere.

Tuttavia, lo sviluppo di micro/nanorobot autoadattativi in ​​grado di adattare i propri meccanismi di guida attraverso molteplici barriere biologiche per raggiungere lesioni distanti è ancora una sfida.

Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Lintao Cai dello Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) dell'Accademia cinese delle scienze ha sviluppato un micro/nanorobot a doppio biomotore per lievito (robot TBY) con capacità semovente e autoadattativa. capacità che possono navigare autonomamente verso i siti infiammati per fornire una terapia contro l’infiammazione gastrointestinale tramite commutazione enzimatica-macrofagica (EMS).

This study was published on February 22 in the journal Science Advances<em>Science Advances</em> is a peer-reviewed, open-access scientific journal that is published by the American Association for the Advancement of Science (AAAS). It was launched in 2015 and covers a wide range of topics in the natural sciences, including biology, chemistry, earth and environmental sciences, materials science, and physics." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Progressi della scienza.

Consegna EMS di robot TBY per il trasporto a lunga distanza attraverso molteplici barriere biologiche. Credito: SIAT

I ricercatori hanno costruito il robot TBY immobilizzando asimmetricamente la glucosio ossidasi e la catalasi sulla superficie di microcapsule di lievito confezionate con nanoparticelle antinfiammatorie. A una concentrazione omogenea di glucosio, la distribuzione Janus degli enzimi può catalizzare la decomposizione del glucosio per generare un gradiente di glucosio locale che induce il movimento semovente del robot TBY.

In presenza di un gradiente di glucosio enterale, i robot TBY orali si muovono verso il gradiente di glucosio per penetrare la barriera del muco intestinale e quindi attraversare la barriera epiteliale intestinale mediante transcitosi cellulare a microfold. "Abbiamo scoperto che i robot TBY penetrano efficacemente la barriera del muco e migliorano notevolmente la loro ritenzione intestinale utilizzando un doppio motore azionato da enzimi che si muove verso il gradiente di glucosio enterale", ha affermato il Prof. CAI.

Dopo il passaggio in situ al biomotore dei macrofagi nelle placche di Peyer, i robot TBY migrano autonomamente verso i siti infiammati del tratto gastrointestinale attraverso il rilascio di macrofagi guidato da chemochine. "È incoraggiante che i robot TBY abbiano aumentato l'accumulo di farmaco nel sito malato di circa 1.000 volte, attenuando notevolmente l'infiammazione e migliorando la patologia in modelli murini di colite e ulcere gastriche", ha affermato il Prof. CAI.

Questa strategia di distribuzione a doppio biomotore è un processo guidato da sequenze che utilizza EMS, con le patch di Peyer come stazioni di trasferimento. Questo processo può trasportare con precisione le terapie attraverso molteplici barriere biologiche verso siti di malattie distanti e radicate.

"Il percorso di trasporto è simile a quello del servizio postale espresso, che consegna i pacchi a una destinazione lontana utilizzando diversi mezzi di trasporto", spiega il prof. CAI. Questi robot TBY autoadattativi rappresentano una strategia sicura e promettente per il trattamento di precisione dell’infiammazione gastrointestinale e di altre malattie infiammatorie.

Riferimento: "Micro/nanorobot autoadattativi a doppio biomotore che utilizzano l'attivazione enzimatica e il relè dei macrofagi per la terapia dell'infiammazione gastrointestinale" di Baozhen Zhang, Hong Pan, Ze Chen, Ting Yin, Mingbin Zheng e Lintao Cai, 22 febbraio 2023, Science Advances.DOI : 10.1126/sciadv.adc8978