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近日，北京科技大學(xué)生物工程與傳感技術(shù)研究中心博士生唐頌頌在國際頂尖期刊《Science Robotics》（影響因子19.4）上以第一作者身份發(fā)表題為《Enzyme-powered Janus platelet cell robots for active and targeted drug delivery》的文章，報(bào)道了利用不對稱尿素酶修飾得到的血小板馬達(dá)，可以在尿素燃料中獲得有效的驅(qū)動(dòng)力，能有效提高血小板馬達(dá)與癌細(xì)胞或細(xì)菌的結(jié)合效率，進(jìn)而增強(qiáng)細(xì)胞馬達(dá)靶向治療的效果。同時(shí)，《Science Robotics》期刊還刊登焦點(diǎn)文章肯定該論文為細(xì)胞馬達(dá)的發(fā)展提供了新的思路。論文的通訊作者為我校張學(xué)記教授、美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的Joseph Wang教授和Liangfang Zhang教授。

圖1. 期刊界面文章展板圖：血小板馬達(dá)（紅色）與癌細(xì)胞（紫色）和大腸桿菌（綠色）特異性結(jié)合的掃描電鏡圖

該論文構(gòu)建的“酶驅(qū)動(dòng)血小板馬達(dá)”消除了以往文獻(xiàn)報(bào)道的細(xì)胞馬達(dá)對外部能量場或自驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的依賴，直接將內(nèi)源性的酶與細(xì)胞相結(jié)合，得到一個(gè)完全生物相容的細(xì)胞馬達(dá)平臺(tái)，可以在尿素燃料存在下進(jìn)行長時(shí)間的自主運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)證明在細(xì)胞表面不對稱地修飾尿素酶不會(huì)對細(xì)胞本身性質(zhì)造成影響，因此血小板馬達(dá)同樣具有血小板自身性質(zhì)，例如良好的載藥能力、與癌細(xì)胞或細(xì)菌的特異性結(jié)合能力等。相較于未修飾的血小板，血小板馬達(dá)在尿素溶液中的有效運(yùn)動(dòng)會(huì)提高細(xì)胞馬達(dá)與癌細(xì)胞或細(xì)菌的結(jié)合效率，進(jìn)而提高載藥血小板馬達(dá)的靶向治療效果。此外，尿素是一種常見的體液，在泌尿系統(tǒng)中廣泛存在，這也為未來血小板馬達(dá)在臨床治療的應(yīng)用提供了可能，比如可以進(jìn)行膀胱癌或尿道感染的相關(guān)治療。同時(shí)這種不對稱的細(xì)胞表面修飾方法可以很簡單地?cái)U(kuò)展到到其他的酶和細(xì)胞的組合中，這也為未來細(xì)胞馬達(dá)的研究和發(fā)展提供了更多可能性。

圖2. 血小板馬達(dá)的合成和表征

唐頌頌，為北京科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院2016級直博生，曾獲87校友基金優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)隊(duì)長，首都大學(xué)生材料論壇二等獎(jiǎng)，首都大學(xué)生挑戰(zhàn)杯二等獎(jiǎng)，全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)挑戰(zhàn)杯三等獎(jiǎng)等。2017年9月到2019年10月獲得國家留學(xué)基金委資助，赴美國加州大學(xué)圣地亞哥分校交流。目前已在Adv. Funct. Mater., Angew. Chem., Int. Ed. Sci, Robot. Anal. Chim. Acta. ACS Nano, ACS Appl. Mater. Interfaces以第一作者或合作者身份發(fā)表論文10篇。

《Science Robotics》創(chuàng)辦于2016年12月，論文月發(fā)行量在6篇左右，涵蓋微納米機(jī)器人、軟體機(jī)器人、假肢、機(jī)器人垂直跳躍、神經(jīng)外骨骼、自動(dòng)駕駛等機(jī)器人科技最前端的發(fā)展領(lǐng)域，是機(jī)器人領(lǐng)域的國際頂尖期刊。

原文鏈接：https://robotics.sciencemag.org/content/5/43/eaba6137

焦點(diǎn)文章連接：https://robotics.sciencemag.org/content/5/43/eabc6582