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来源:fgzsd.cn 晋州晚报
2020-1-16

  未来学家雷·库兹韦尔又要乐了。

  这个被比尔·盖茨认为是对未来预测最准确的人几年前曾这样说道:“在显微镜下我看到自我的白血球包围一个病原体然后摧毁它但是太慢了整个过程需要一小时。我相信在未来纳米机器人可以移植进身体几秒钟完成同样的工作。”

  近日〖科学·机器人学〗杂志刊登香港城市大学科学家研发出的一种微型机器人能够在磁力的控制下将细胞运输到指定位置。库兹韦尔口中的身体内的机器人有了“眉目”。虽然它还没有自主意识是受外界物理力的控制运作的但凭着能够在生物体内让细胞“指哪打哪”“打哪停哪”的功力已经让预言向现实迈出了一大步。

  细胞“随波逐流”的命运或被改写

  “回输”是细胞治疗需要仰仗的主要手段之一。将细胞注射回人体犹如将一艘艘小船放回航道而人体内是一个密织交错的“航道网”假如没有有效的、执行力强的“导航”设备只能“随波逐流”。无法到达指定位置的细胞治疗功效将被大大稀释甚至不起作用。

  科学家曾试过多种方法。“可利用化学力、生物力、物理力的作用实现细胞的定点投放。”国家“千人计划”特聘专家杨光华说例如已获临床应用的CAR-T细胞疗法是利用生物中抗原抗体反应产生的力。通过对T细胞(免疫细胞的一种)进行修饰在其上安装能通过抗原抗体反应识别肿瘤的“CAR”一旦肿瘤细胞表面的蛋白被CAR识别就被“锚定”在目标肿瘤细胞上发挥作用。

  磁控下的微型机器人则是利用物理力实现对细胞的控制。香港城市大学研究团队在载体表面覆盖镍使得微弱的磁力可以为进入血管“航道”的细胞“小船”掌舵导航甚至锚定。“例如用细胞修复软组织要让细胞到需要修复的地方扎根、生长之前将细胞悬液注射进人体内之后细胞未必能停留在人们期望的位置一直存在难以定位的困难。假如该技术真正临床将解决这一问题。”杨光华说。

  细胞载体除了能定位还需要解决装载量的问题。为了尽可能多地运送目标细胞论文显示研究团队利用计算机模拟不同形状“细胞载体”在不同血管中的运动后确定使用空洞球状的构型并伸出“触角”可以承载下更多细胞。

  “该研究给了细胞治疗领域一个全新的设计思路与探索方向。”杨光华认为微型机器人如同运送救援队的卡车要能“进得去、到得准、出得来”。为了验证这3点研究团队分别在多个黏稠度的培养液、透明的斑马鱼胚胎中以及小鼠中实验证明3D打印制造出的微型机器人可以航行、抵达目的地并使所携带细胞在指定地点生效。

  要能“进得去、到得准、出得来”

  假如说人体内是另一个“阿凡达世界”那科学家从未停止尝试对这个世界实施精准影响每一个设计都精妙绝伦。无论是靶向治疗还是精准治疗未来的医学都在努力向着对病灶的精确打击或者修复进发他们目前所掌握的“异世界”控制手段包括基因、蛋白甚至化合物等自带“靶点”匹配特性的物质以及超声波、磁、光、力等外场控制的作用力。

  “纳米枪技术是将两类结合起来完成对肿瘤部位的定点‘狙杀’。”作为细胞治疗与基因治疗的产业推动者杨光华提到的“纳米枪”在一个多月前完成了对一名老年肺癌患者的首例临床试验治疗。纳米枪的“子弹”设计精巧同样要完成“进得去、到得准、下得来”这3大任务。

  为此“子弹”由3部分组成包括硝基咪唑、纳米材料制成的药物递送载体以及放射性同位素铼188。

  外力的轰击帮助“子弹”空降在肿瘤发生点周围药物中的硝基咪唑因为能主动扩散透过还原能力强的肿瘤乏氧细胞脂膜因此能精准定位在锚定目标后由聚赖氨酸树形分子制作而成的纳米载体将“狙杀目标”固定让肿瘤细胞不断地摄取铼188与硝基咪唑。纳米枪技术已经获得国际PCT全球授权并被法国癌症中心命为癌症治疗最具革命性专利技术。

  另一个让人叫绝的设计来自中科院国家纳米科学中心。科学家们用DNA折纸技术创造了一个“自动炸弹”只在肿瘤周边爆炸。

  资料显示随着DNA纳米技术的发展DNA可用作折叠构型。由一个扁平的矩形DNA折纸板搭载四个凝血酶分子构成的“炸弹”未爆炸前被卷成空心管将凝血酶分子包裹在管内并由只能识别肿瘤血管内皮细胞上高表达核仁素的固定链DNA片段捆绑只在到达肿瘤周边时固定链因为结合了核仁素而展开“炸弹”也随即引爆爆出凝血酶分子在为肿瘤组织供血的血管中形成巨大血栓杀死肿瘤。

  此外通过光敏剂与光“里应外合”的光动力治疗仪利用光源激发光敏剂产生大量的单态氧并同时释放出荧光杀死在体内作恶的细胞正在不断完善与临床应用中。而利用超声将负载免疫相关基因或抗原的微泡递送到肿瘤细胞或免疫细胞中将提高肿瘤免疫治疗的疗效。

  用于临床还需解决金属毒性等挑战

  “微型机器人有它独有的优势无需特异性结合位点是一种‘通用’的细胞运载技术。”杨光华表示它拥有很大的潜力但要到临床应用还需进一步探索解决机器人移除与镍钛毒性的问题。

  据来自解放军总医院的一篇题为〖镍及镍钛合金的致癌机制〗的论文显示大量的动物实验证明包括给动物吸入、气管内滴入、各种部位注入镍的化合物等手段均成功诱发出恶性肿瘤。虽然机制并不清晰但证据表明与自由基产生有关。

  此次3D打印成型的微型机器人为了增加磁性与生物相容性在其表面覆盖了镍与钛。论文显示尽管钛镍合金有较强的耐腐蚀与耐磨损性然而腐蚀会不同程度存在其结果是增加了镍的析出长期存在势必致癌。

  “将其用于临床治疗还有很长的路要走尤其在安全性评价方面还需要进一步研究与验证。”杨光华表示“进得去、出得来”是能够避免对机体产生损害的一种方法。例如纳米枪“子弹”中的载体物质使用了可自行降解的纳米材质以解决这一问题。

  此外为了证明在血管中的操控是可行的研究团队还用微流控芯片模拟出了较为复杂的血管结构证明微型机器人能在这样的系统中定向运输细胞。然而真正的人体内环境与模拟环境差异有多大还不得而知。在一次香山科学会议上有院士表示在人体血液流动时可能存在未被探明的振动等现象。微型机器人在“演习”中的表现是否能与“实战”中一致还有待进一步检验。在体内真实的环境中微型机器人或许要面临超乎想象的严峻挑战。

  “控制微型机器人运动的磁力是很微弱的而人体内血压却是巨大的因此要精准、有效运作机器人才能使其达成医用的严苛标准这是一个挑战。”杨光华表示临床应用要求效果稳定、安全性高要“达标”可能需要进行涉及到流体运动模型等交叉学科的深入研究。张佳星

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  英国媒体报道作为“疑欧派”脱离欧洲联盟事务大臣多米尼克·拉布希望首相特雷莎·梅接受一项立场强硬的提议允许英国单方面退出为避免“硬边界”而设的“脱欧”补充方案。

  英国定于明年3月底正式“脱欧”。“脱欧”后英国北爱尔兰地区与欧盟成员国爱尔兰间的边界将成为英欧之间唯一陆地边界。英国、欧盟与爱尔兰先前同意避免在英爱边界重新设置实体边境海关检查设施、即“硬边界”;在英欧没有确定未来经贸关系前应设立“脱欧”补充方案确保北爱尔兰地区与爱尔兰之间不设“硬边界”。

  〖星期日电讯报〗4日报道英国与欧盟正在磋商的最新版补充方案要求假如2020年12月31日“脱欧”过渡期结束时双方仍未谈妥经贸安排则启动补充方案允许英国全部地区与欧盟维持“临时性”关税同盟。

  按照这篇报道的说法拉布10月30日私下向爱尔兰外交部长西蒙·科文尼提议“脱欧”补充方案实施3个月、至多半年后英国有权单方面启动“评估机制”只在“双方同意”的前提下继续实施补充方案、即维持“临时性”关税同盟。

  〖金融时报〗5日证实拉布已致信特雷莎·梅呼吁接受他的提议理由是爱尔兰与欧盟方面可能也会接受这一提议。

  不过〖星期日电讯报〗以一名欧盟高级官员为消息源报道3个月内找到避免“硬边界”的替代方案“完全不现实”。另一名处理“脱欧”事务的欧盟高级官员认为英国政府现在的“脱欧”主张有些混乱不同官员说法不同不清楚该相信谁。

  按照〖金融时报〗的说法英国政府不少高级官员不认可拉布的提议认为它不可能获得欧盟同意。一名知情人士甚至认定拉布写信给首相是有意保护自我显示“他原本想采取强硬立场但遭忽视”。

  英欧双方消息人士披露本周内谈妥“脱欧”协议“并非不可能”但需要谈判在本周头几天快速推进以便在本月晚些时候促成欧盟特别首脑会议召开最终确定“脱欧”协议。(海洋)【新华社微特稿】

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