微型機器人出動，或成治療細菌性肺炎新利器！

加州大學聖地牙哥分校（University of California, San Diego）的奈米工程師團隊日前於《自然材料》期刊（Nature Materials）上發表最新研究成果。該團隊成功開發出能在肺部液體中游動並輸送藥物的微型機器人（microrobots），可用作治療足以致命的細菌性肺炎。

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由微藻細胞改造而成的微型機器人

研究人員利用鍵擊化學（click chemistry）技術，將含有抗生素、由中性粒細胞膜（neutrophil membrane）包裹的聚合物奈米顆粒附著在天然微藻上，從而創造出可在體內主動輸送抗生素的生物混合微型機器人。微藻細胞為微型機器人提供動力，使之能夠在肺部液體中游動，並針對致病細菌直接輸送抗生素。而中性粒細胞膜的特點在於能夠吸收並中和由細菌和身體免疫系統產生的炎症分子，既幫助微型機器人對抗肺部感染，也可以減少有害的炎症反應。

研究團隊提供的彩色掃描電子顯微鏡（SEM）圖像，顯示由微藻細胞（綠色）改造而成的微型機器人。圖中微藻細胞被含有抗生素、由中性粒細胞膜包裹的聚合物奈米顆粒（棕色）所覆蓋。（圖片來源：加州大學聖地牙哥分校）

微型機器人治療肺炎功效顯著

研究使用了患有由綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）引致的急性肺炎的小鼠模型。這種細菌經常導致醫院內感染（hospital-acquired infection），燒燙傷患者，以及在加護病房留醫、需使用呼吸機的病人尤其高危。研究人員通過插入氣管的管道向小鼠的肺部注射微型機器人，結果發現透過微型機器人給藥治療，能夠在一週內清除小鼠肺部中引致肺炎的細菌。所有接受治療的小鼠都活過了 30 天，相反未經治療的小鼠則在受感染後 3 天內全部死亡。

研究亦發現利用微型機器人給藥比起把抗生素經由靜脈注射到血液中更為有效。結果顯示要達到同樣的治療效果，後者每隻小鼠所需要的抗生素劑量約為微型機器人治療的 3000 倍。這種方法之所以如此有效，是因為可以將藥物直接投放在需要的地方，而不需經由擴散作用從身體的其他部分帶到患處。另一方面，身體的免疫細胞會在治療後消化微藻細胞以及剩餘的奈米顆粒，不會遺留有毒物質，意味著微型機器人治療整體而言是安全的。

研究團隊成員指出，根據從受試小鼠所得的數據，可見微型機器人或有望提高抗生素的滲透性，從而更有效殺死細菌病原體，拯救更多病人的生命。展望未來，該團隊計畫進行更多基礎研究，以瞭解微型機器人與免疫系統確切的互動方式。接下來的步驟還包括驗證微型機器人的治療方法，將研究規模擴展至體型更大的動物，並以人類測試為最終目標。

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