抗肺炎微型机器人的彩色SEM图像，该微型机器人由覆盖有可生物降解聚合物纳米颗粒（棕色）的藻类细胞（绿色）制成。纳米粒子含有抗生素并涂有中性粒细胞膜。图片来源：《自然·材料》

科技日报记者 张梦然

美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的纳米工程师已开发出抗肺炎微型机器人，它可在肺部四处游动，提供药物并用于清除危及生命的细菌性肺炎感染。在小鼠试验中，微型机器人安全地消除了引起肺炎的细菌，小鼠存活率达100%，相比之下，未经治疗的小鼠在感染后3天内全部死亡。研究结果22日发表在《自然·材料》上。

微型机器人由藻类细胞制成，其表面点缀着抗生素填充的纳米颗粒。藻类提供运动，使微型机器人能够四处游动能力，并将抗生素直接输送到肺部的更多细菌中。含有抗生素的纳米颗粒由微小的可生物降解聚合物球体制成，这些球体上覆盖着嗜中性粒细胞的细胞膜，嗜中性粒细胞是一种白细胞。这些细胞膜的特别之处在于它们吸收、中和细菌和人体免疫系统产生的炎症分子。这使微型机器人能够减少有害炎症，从而使它们更有效地对抗肺部感染。

该团队使用微型机器人治疗患有由铜绿假单胞菌引起的急性且可能致命的肺炎的小鼠。这种肺炎通常会影响在重症监护室接受插管的患者。研究人员通过插入气管的管子将微型机器人施用于小鼠的肺部。一周后感染完全清除，所有用微型机器人治疗的小鼠都存活了30天，而未治疗的小鼠在3天内死亡。

使用微型机器人进行治疗比静脉注射抗生素更有效。后者需要使用比微型机器人高出3000倍的抗生素剂量才能达到相同的效果。相比之下，微型机器人每次给每只小鼠提供500纳克抗生素，而静脉注射提供1.644毫克抗生素。

该团队的方法非常有效，因为它将药物运输到需要的地方，而不是扩散到身体其他部位。结果表明，靶向药物递送与微藻的主动运动相结合可提高治疗效果，这是一种安全、简单、生物相容和持久的方式。

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通过静脉注射，有时只有很小一部分抗生素会进入肺部。这就是为什么目前许多针对肺炎的抗生素治疗效果不佳，导致病情严重的患者死亡率居高。在此次的新研究中，小鼠试验数据显示微型机器人能提高抗生素的渗透性，杀死细菌病原体，从而挽救更多患者的生命。同时，它的另一项重要意义是向人们证明了将藻类细胞放入肺部是安全的，我们身体的免疫细胞可以有效地消化藻类及任何剩余的纳米颗粒，换句话说，有毒物质“零残留”。