郭羚/冯敏/吴伟合作ACS Nano：“自动驾驶”微型化疗机器人，实现“导航肿瘤—拆卸递药—协同免疫”的全流程闭环治疗

传统药物递送系统如同“盲行的快递员”，递送过程依赖血液流动，因而在复杂的体内环境中难以精准抵达肿瘤病灶，导致治疗效果大打折扣。如何突破这一瓶颈，实现药物的精准靶向递送，成为肿瘤治疗领域亟待解决的关键问题。近期，海南大学药学院郭羚教授，中山大学药学院冯敏教授和复旦大学吴伟教授合作研发了一种“自动驾驶”微型化疗机器人。该体系不仅能够自主导航至肿瘤核心区域，还能智能拆卸释放药物，激活从抗原释放到T细胞杀伤的完整免疫循环，为肿瘤免疫治疗带来新的解决方案，也为化药提供精准增效递送平台。相关研究发表于《ACS Nano》（ 2025, 19, 25, 22739–22754），黄欢博士、彭辉博士和何艳韵硕士为共同第一作者。

【文章要点】

研究团队从厌氧菌的生存特性中获得启发，借助沙门氏菌天然趋向缺氧环境的生物学特性，将其改造为微型化疗机器人的“动力核心”。并借助生物素 - 链霉亲和素相互作用，在基因工程减毒化沙门氏菌表面锚定含药脂质体，成功构建出结构稳定的微型化疗机器人 Lab-microrobot（图 1）。通过透射电镜、流式细胞仪、高分辨细胞成像等手段清晰显示，脂质体如同“货物舱”均匀分布在细菌衣壳表面，形成直径约 1 - 5μm 的微型结构。相较于游离细菌，工程化后的微型化疗机器人 Lab-microrobot自主移动能力未受影响，可稳定携带药物，将药物带入肿瘤深层。

图1 微型化疗机器人 Lab-microrobot的构建与移动能力表征

为考察微型化疗机器人 Lab-microrobot自主导航肿瘤的特性，研究团队搭建了一种Y型微流控模型，并在三个端口分别放置肿瘤，肝脏组织和Lab-microrobot，以观察Lab-microrobot向肿瘤或肝脏游动的运动轨迹（图2A）。研究结果显示，Lab-microrobot朝肿瘤方向定向游走，大量定植于肿瘤部位。体内分布结果进一步证实Lab-microrobot具有携带药物，自动驾驶至肿瘤区域的功能。

图2 微型化疗机器人 Lab-microrobot可携带药物自主导航至肿瘤部位

微型化疗机器人 Lab-microrobot抵达肿瘤部位后，可智能拆卸释放“货物舱”（图3）。感应肿瘤细胞高表达的生物素受体信号，Lab-microrobots 抵达肿瘤部位后，主动分解为两部分：携带药物的脂质体精准靶向肿瘤细胞，释放免疫原性细胞死亡诱导剂阿霉素和 PD - L1 抑制剂 BMS-8；基因工程减毒化沙门氏菌本身则作为“免疫佐剂”，激活巨噬细胞并重塑肿瘤免疫微环境。这种“双重打击”策略，实现了对肿瘤细胞和免疫细胞的同步调控，激活从抗原释放到T细胞杀伤的完整免疫循环。

图3 微型化疗机器人 Lab-microrobot智能拆卸释放药物

【结论与展望】

这项研究将微生物天然特性与智能药物递送系统有机结合，构建出“导航肿瘤—拆卸递药—协同免疫”的闭环治疗平台，实现了从被动给药到主动靶向、从单一治疗到多维协同的治疗策略。其中，含药脂质体如同可灵活装卸的“货物舱”，稳定锚定在工程菌表面。这种模块化设计不仅能根据肿瘤类型和患者病情，精准叠加或更替不同药物组合（如此项研究中同时搭载化疗药物与PD-L1 抑制剂），更能实现剂量的个性化调控，为临床个体化治疗提供了可灵活定制的递送平台。未来，研究人员将进一步优化微型化疗机器人的性能和功能，开展更多的临床前研究，推动其尽早应用于肿瘤患者的治疗。

参考资料：

1、HuangH;PengH;HeY;ChenY;Ye Q;Jin S; YinN;Yang Q; Gao Y;Yang L; Bu X; Wu W; Feng M; Guo L. Self-DrivingandDetachableLab-Microrobots TailorDrugDeliveryforClosed-Loop StimulationoftheAntitumor ImmuneCycle. ACS Nano, 2025, 19 (25), 22739-22754.

2、Vargason AM; Anselmo AC; Mitragotri S. The Evolution of Commercial Drug Delivery Technologies. Nat. Biomed. Eng. 2021, 5 (9), 951−967.

3、 Bhatia SN; Chen X; Dobrovolskaia MA; Lammers T. Cancer Nanomedicine. Nat. Rev. Cancer2022, 22 (10), 550−556.

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c15868