Micro/nanorobots autopropulsados proporcionan tratamiento de precisión para la inflamación gastrointestinal

Ha habido un mayor concentración en la aplicación de micro/nanorobots autopropulsados y de auto navegación para la administración de fármacos y terapia debido a su locomoción controlable en tejidos corporales de difícil acceso. Sin embargo, los desarrolladores continúan enfrentando desafíos en el diseño de micro/nanorobots autoadaptativos que pueden ajustar sus mecanismos de conducción a través de múltiples barreras biológicas para acceder a lesiones distantes. Ahora, un equipo de investigación ha desarrollado un micro/nanorobot de levadura (TBY-robot) de doble biomotor con capacidades de autopropulsión y autoadaptación que puede navegar de forma autónoma a sitios inflamados para proporcionar terapia de inflamación gastrointestinal a través del intercambio enzimas-macrófagos (EMS).

Investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen (SIAT) de la Academia de Ciencias de China (Beijing, China) han construido el TBY-robot mediante la inmovilización asimétrica de glucosa oxidasa y catalasa en la superficie de microcápsulas de levadura empaquetadas con nanopartículas antiinflamatorias. A una concentración de glucosa homogénea, la distribución de enzimas Janus puede catalizar la descomposición de la glucosa para generar un gradiente de glucosa local que induce el movimiento autopropulsado del TBY-robot. En presencia de un gradiente de glucosa enteral, los TBY-robots orales se mueven hacia el gradiente de glucosa para penetrar la barrera de moco intestinal y luego cruzar la barrera epitelial intestinal mediante transcitosis de células con micropliegues.

Imagen: Micro/nanorobots autoadaptativos de de doble biomotor desarrollado para la terapia para la inflamación gastrointestinal (Fotografía cortesía de SIAT)

Después de cambiar in situ al biomotor de macrófagos en las placas de Peyer, los TBY-robots migran de forma autónoma a los sitios inflamados del tracto gastrointestinal a través de la entrega de retransmisión de macrófagos guiada por quimiocinas. Esta estrategia de entrega de biomotores gemelos es un proceso impulsado por secuencias que utiliza EMS, con parches de Peyer como estaciones de transferencia. Este proceso puede transportar con precisión la terapia a través de múltiples barreras biológicas a sitios de enfermedades distantes y profundas. Los TBY-robots autoadaptativos ofrecen una estrategia segura y prometedora para el tratamiento de precisión de la inflamación gastrointestinal y otras enfermedades inflamatorias.

"Descubrimos que los TBY-robots penetraron efectivamente la barrera mucosa y mejoraron notablemente su retención intestinal utilizando un motor dual impulsado por enzimas que se mueve hacia el gradiente de glucosa enteral", dijo el profesor CAI Lintao del SIAT, quien dirigió el equipo de investigación. "Alentadoramente, los TBY-robots aumentaron la acumulación de fármacos en el sitio enfermo aproximadamente 1.000 veces, atenuando notablemente la inflamación y mejorando la patología de la enfermedad en modelos de colitis y úlceras gástricas en ratones".

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Academia China de Ciencias