新闻网讯 近日，我校官建国教授团队在磁控纳米机器人溶栓治疗领域取得新突破，相关研究成果以“Systemic-to-Local Nanorobot Thrombolysis”为题，发表于国际期刊《科学·进展》（Science Advances）。我校材料复合新技术全国重点实验室官建国教授、牟方志研究员以及中国人民解放军中部战区总医院李智副主任医师为共同通讯作者，材料科学与工程学院博士生张迪和中国人民解放军中部战区总医院朱欧陵为共同第一作者，我校为第一完成单位。

血栓形成是导致深静脉血栓、肺栓塞、缺血性脑卒中及心肌梗死等致命性心血管事件的共同病理机制，全球每年因其致死的人数高达约1200万。磁驱微纳机器人凭借体积小、可主动高效靶向输送药物等优势，成为替代临床传统机械取栓或药物溶栓的重要前沿方向。然而，现有磁驱溶栓机器人在临床转化过程中普遍面临在血液环境中易被免疫系统快速清除、基元粒子难以代谢降解等技术瓶颈，往往需要依赖侵入性导管递送或局部手术注射进行部署和回收。这极大地影响到磁驱机器人体内溶栓的生物安全性，并带来操作复杂和侵入风险等弊端，成为阻碍临床转化极具挑战的难题。

研究团队在前一工作（Science Advances, 2023, 9, eadk7251）的基础上，迭代设计了一种如图所示的，表面高密度包覆聚乙烯吡咯烷酮（PVP）刷、由超小纳米晶（<5 nm）松散堆积而成的多孔Fe3O4胶体纳米晶簇（Fe3O4@PVP CNCs）作为机器人构筑基元。其中，PVP壳层赋予基元粒子在血液中优异的胶体分散稳定性、长循环性能和对溶栓药物组织型纤溶酶原激活剂（tPA）的高效负载能力。它被静脉注射后可将tPA的体内半衰期大幅延长至45分钟。当随血液循环流经血栓附近时能被外加梯度磁场富集在血栓附近；随后在进动磁场操控下，原位自组装形成纳米机器人集群靶向导航到血栓病症处，进行药物-机械协同溶栓。该“系统注射递送-局部靶向溶栓”技术具有操作简单、侵入风险低和安全高效的特点。

基于p- Fe3O4@PVP-tPA纳米机器人的“静脉注射、磁控富集、原位组装、协同溶栓、安全降解”

全流程简易高效靶向治疗策略示意图

该纳米机器人具备卓越的运动性能。在进动磁场驱动下，纳米机器人集群可在PBS、血清及全血中高效驱动，速度分别达到135 μm/s、108.8 μm/s和53.8 μm/s。在体外溶栓测试中，该机器人利用机械穿透与表面tPA酶促纤溶的协同效应，体外血栓溶解率高达90.4%，显著优于单纯药物或静止负载组。在大鼠静脉和动脉血栓模型中，该策略表现出极高的解剖学通用性，分别在4小时和2小时内能恢复92.5%和93.1%的血流。

该研究解决了磁驱纳米机器人在体内面临的长期留存毒性风险。该纳米机器人完成溶栓任务后，撤去外部驱动磁场能立即解聚为可分散的晶簇颗粒参与血液循环，随后被肝脏库普弗细胞高效捕获，在溶酶体酸性环境中快速降解，并在7-14天内主要通过肝-胆-肠轴途径安全排出体外。纳米机器人在体内的快速降解性能主要归因于基元粒子是由内部独特的松散多孔结构和超小尺寸晶粒组成。毒理学评估证实，该治疗体系对动物的心、肝、脾、肺、肾等主要脏器未造成任何器质性病变或功能损伤，显现出极佳的临床转化前景。

该工作打破了磁控微纳机器人在体内部署对侵入性导管递送与局部注射的严重依赖，实现了对血栓疾病“静脉注射、磁控富集、原位组装、协同溶栓、安全降解”的全流程治疗，为纳米药物递送系统的开发提供了新范式。该纳米机器人体系还可通过搭载抗生素、抗炎药或抗肿瘤药物，拓展至多种恶性疾病的安全高效精准治疗。

论文链接：https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.aed9464

文：牟方志、黄玲林；编辑：曹明；审核：胡泳