◎本报记者 叶 青 通 讯 员 李伟苗
在未来,如果你生病了,除了吃药,还有更简单和有效的治疗方法可供选择,比如远程控制白细胞,以积极调动身体的免疫力。这不是科幻小说。中国科学家已经实现了世界上第一个用光将白细胞转化为医学微机器人,可以独立控制白细胞的激活和运动。7月13日,暨南大学李宝军教授和郑先创教授研究团队的研究成果发表在《美国化学学会核心科学》leyu乐鱼体育官方入口上。
像指挥士兵一样控制白细胞
虽然现代医学研究已经相当发达,但到目前为止,许多重大人类疾病主要依靠人体自身的免疫系统,如癌症的免疫治疗。此外,据统计,在传统的药物交付方式中,药物到达病变位置的剂量可能不到1%。这意味着大多数药物在交付过程中丢失了。
leyu乐鱼体育官方入口 本研究的目标是积极控制活体免疫系统中的每一个白细胞,就像指挥士兵作战一样,使其能够直接有效地去除病毒和细菌等外来异物。郑先创在接受《科技日报》采访时说。
为什么研究目标是白细胞?白细胞是人体对抗外来异物的第一道防线。一旦细菌和病毒入侵,白细胞将率先接触它们。然而,白细胞清除任务的过程是自发随机的,可能会错过一些细菌或病毒。为此,我们提出了一种新的方法,即用光远程控制白细胞。如果外来异物侵入身体,白细胞仍处于休眠状态,可以通过操纵激光唤醒睡眠中的白细胞并激活它们,然后控制它们的运动,让白细胞直接去除异物。这个过程类似于远程控制活体内的微机器人。”
当然,这种‘医疗微机器人’不是利用机械材料组装机器人,而是基于现有的内源性白细胞,加上我们的远程光学控制系统,以实现控制机器人运动,让白细胞通过指定的轨迹运动到指定的地方。郑先创说:激活的白细胞可以通过程序来控制哪里,走什么路,用什么速度。”
首次用光控制活体内白细胞的激活
这项研究涉及光学工程和生物医leyu乐鱼体育官方入口学。在研究中,我们需要独特的光学系统。在国家重大科研仪器研制项目‘突破衍射极限的三维精准纳米光操控仪器研制’的支持下,我们建立了光操纵系统,可精准调控光的聚焦方式、操纵能力leyu乐鱼体育官方入口和扫描方式,并能同时进行光谱测量。在此过程中,李宝军和郑先创研究团队从生物医学研究的需要出发,不断优化系统设备。
斑马鱼被选为实验对象,因为斑马鱼的基因与人类高度相同。但棘手的问题是:如何将药物静脉注射到斑马鱼的血管中。斑马鱼体型很小,成鱼体长只有3-4厘米,幼鱼体长只有几毫米,血管细到十几微米左右。我们的研究需要通过静脉注射将模型纳米药物注射到这些小血管中。当时我们遇到了很大的技术挑战。郑先创回忆道。
经过反复尝试,他们最终建立了一套微注射装置,并能熟练操作,解决了这个技术问题。我们把斑马鱼放在显微镜下,通过微控制器按钮操作微注射器的上下左右移动,实现斑马鱼小血管的精确注射。
经过不懈努力,研究团队首次完成了用光控制活体白细胞激活和运动的研究。我们不仅做到了,而且做得更仔细,可以定量控制参数,准确激活或激活白细胞。郑先创说。特别突出的是,该研究不仅可以使白细胞响应免疫系统的需要,然后去除细菌和病毒,还可以将白细胞转化为微型飞船,使药物像乘客一样准确地运输到病变部位,实现有效的治疗。
这是一项前沿的研究工作,离最终的临床应用还有很长的路要走。郑先创承认,作为一项基础研究,研究只在斑马鱼身上进行,并将继续优化,逐步在小鼠和大动物模型上进行实验。至于什么时候可以在人体内进行实验,还有很长leyu乐鱼体育官方入口的路要走。 【编辑:宋宇盛】