新技術(shù)開發(fā)

新技術(shù)開發(fā)

由DNA制成的微型機(jī)器人，具備分揀、搬運(yùn)分子貨物的能力。美國(guó)耶魯大學(xué)研究人員利用納米粒子研發(fā)的藥物輸送系統(tǒng)，可使供體組織對(duì)受體免疫系統(tǒng)“隱而不現(xiàn)”，從而減少了器官移植的并發(fā)癥。研究人員發(fā)現(xiàn)，癌細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌會(huì)摧毀一些抗癌藥物，使其變得無效。物流機(jī)器人使得倉庫的效率得到了全面提升，且大幅度降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。ATOMS 硅晶片將可以測(cè)量 PH 值、溫度、壓力和糖濃度等信息，并將這些數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給醫(yī)生。

DNA納米機(jī)器人誕生

由DNA制成的微型機(jī)器人，具備分揀、搬運(yùn)分子貨物的能力。對(duì)于此項(xiàng)DNA機(jī)器人的面世，來自澳大利亞莫納什大學(xué)(Monash University)的納米仿生研究學(xué)者Wenlong Cheng表示，“該技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，首先受益的將是靶向藥物的傳遞。”

近日，著名雜志Science發(fā)表一項(xiàng)新的研究，來自加利福尼亞理工學(xué)院的華裔科學(xué)家錢璐璐及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的DNA機(jī)器人誕生了。這項(xiàng)具有由DNA制成的微型機(jī)器人，具備分揀、搬運(yùn)分子貨物的能力。 錢璐璐的團(tuán)隊(duì)研究人員表示，這樣的DNA機(jī)器人不僅可以對(duì)不同熒光分子進(jìn)行識(shí)別、分揀，并可以將目標(biāo)分子轉(zhuǎn)運(yùn)到特殊地點(diǎn)“卸貨”，當(dāng)多機(jī)器人協(xié)同工作時(shí)，準(zhǔn)確率更是接近100%。

DNA機(jī)器人的發(fā)明者錢璐璐表示，“就好像電子機(jī)械機(jī)器人被送到火星等人類不能到達(dá)的地方，我們希望有一天可以將DNA機(jī)器人送到血液等人類無法到達(dá)的微小之處。”

DNA機(jī)器人由三個(gè)基本模塊組成，分別是：一條“腿”和兩只“腳”，這兩部分用來行走，一條“胳膊”和一只“手”是用于分揀和搬運(yùn)分子“貨物“的，以及一個(gè)在抵達(dá)指定地點(diǎn)后示意放下“貨物”的“信號(hào)”。而這每個(gè)模塊都是DNA的簡(jiǎn)短片段 。只有單鏈結(jié)構(gòu)的DNA機(jī)器人在行走過程中，其形態(tài)更像是一根晃動(dòng)的彈簧，或者像是一只在蠕動(dòng)的毛毛蟲。然而，根據(jù)核苷酸的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，A(adenine，腺嘌呤)，T(thymine，胸腺嘧啶)，C(cytosine，胞嘧啶)，G(guanine，鳥嘌呤)能夠兩兩連接，從而形成雙鏈結(jié)構(gòu)，這是DNA機(jī)器人可以行走的基礎(chǔ)。

在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家的機(jī)器人走在由DNA折紙制成的58×58納米的釘板上。 加州理工學(xué)院生物工程師和研究的主要作者Anupama Thubagere說，“每個(gè)栓板都是由一大串DNA連接在一起，形成片狀的DNA片段。”研究團(tuán)隊(duì)將DNA機(jī)器人的腿部和腳設(shè)計(jì)成所需的長(zhǎng)度，比如在實(shí)驗(yàn)中，研究人員將其設(shè)計(jì)為6納米。通常情況下都只是人類步長(zhǎng)的百分之幾。

除此之外，在實(shí)驗(yàn)中，研究人員還將兩種不同的顏料分散在分子表面的不同區(qū)域里，隨后他們讓DNA機(jī)器人收集游離在空間中的分子并將分子搬運(yùn)到原位。結(jié)果表明，DNA機(jī)器人在24小時(shí)內(nèi)順利地將游離的分子歸到原位，分別是三個(gè)粉紅色和三個(gè)黃色，沒有誤差。對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)表示，若采用更多的DNA機(jī)器人，將會(huì)大大縮短完成任務(wù)的時(shí)間。

新型納米輸藥系統(tǒng)

美國(guó)耶魯大學(xué)研究人員利用納米粒子研發(fā)的藥物輸送系統(tǒng)，可使供體組織對(duì)受體免疫系統(tǒng)“隱而不現(xiàn)”，從而減少了器官移植的并發(fā)癥。

近年來，盡管器官移植領(lǐng)域取得了很大進(jìn)步，但短期和長(zhǎng)期器官排異反應(yīng)依然具有風(fēng)險(xiǎn)。T細(xì)胞是識(shí)別和攻擊異物的白血細(xì)胞，也是器官排異反應(yīng)背后的主要元兇之一，其中最有效的效應(yīng)記憶T細(xì)胞，由供體器官血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的人類白細(xì)胞抗原(HLA)蛋白激活。

研究人員可用阻礙靶基因表達(dá)的siRNA(小干擾RNA)來讓這個(gè)蛋白靜默。利用常規(guī)輸送方法，siRNA的影響僅持續(xù)幾天，但從死亡供體移植的器官，通常需要數(shù)周來“治愈”和降低排異反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。此外，siRNA還會(huì)給并不需要治療的其他器官的血管內(nèi)皮細(xì)胞帶來副作用。

為了延續(xù)siRNA的作用，耶魯大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新的藥物輸送系統(tǒng)，其中基于聚合物的納米粒子，可攜帶siRNA到達(dá)移植部位并緩慢釋放藥物。他們還開發(fā)了在供體器官被移植之前將納米粒子引入其中的方法，這樣藥物只針對(duì)移植器官而不是全身。研究人員表示，移植后的最初幾周至關(guān)重要。推遲排異反應(yīng)的開始時(shí)間，將使排異反應(yīng)變得更溫和、更易控制，后期排異反應(yīng)也會(huì)更少。

癌細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌對(duì)藥物的抵抗

來自以色列魏茨曼科學(xué)研究所的Ravid Straussman及其團(tuán)隊(duì)探究了為何健康細(xì)胞會(huì)變成癌細(xì)胞的“共犯”，從而通過某種方式幫助它們抵抗藥物。此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)同其他實(shí)驗(yàn)室獲得的細(xì)菌感染會(huì)阻礙化療的結(jié)果相一致。在隨后的試驗(yàn)中，Straussman證實(shí)，抗生素能阻止細(xì)菌摧毀“吉西他濱”。

多虧了一項(xiàng)偶然的發(fā)現(xiàn)，研究人員找到了為何化療藥物有時(shí)不起作用的其中一個(gè)原因。事實(shí)證明，癌細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌會(huì)摧毀一些藥物，使其變得無效。相關(guān)成果日前發(fā)表于《科學(xué)》雜志。 此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)或許可解釋為何藥物“吉西他濱”在治療胰腺癌患者時(shí)極少能成功。在113名胰腺癌患者中，有3/4的活體組織檢查發(fā)現(xiàn)了摧毀“吉西他濱”的細(xì)菌。

作出上述發(fā)現(xiàn)的團(tuán)隊(duì)表示，該藥物還被用于治療結(jié)腸癌和膀胱癌，因此同樣的效應(yīng)可能在患有這些癌癥的病人中也發(fā)揮了一定作用。雖然Straussman和同事Leore Geller注意到皮膚細(xì)胞被支原體細(xì)菌感染，但起初認(rèn)為它只是一種污染物。“我?guī)缀醴艞壛诉@個(gè)項(xiàng)目。”Straussman表示。事實(shí)上，研究表明，這種細(xì)菌能摧毀“吉西他濱”。“我們發(fā)現(xiàn)，這種細(xì)菌會(huì)將藥物吸收然后將其降解，從而使藥物失去活性。”Straussman介紹說，它通過產(chǎn)生胞苷脫氨酶做到了這一點(diǎn)。

在分析了113個(gè)胰腺癌組織的樣本后，研究人員發(fā)現(xiàn)，有86個(gè)感染了能制造胞苷脫氨酶的細(xì)菌類型，其中包括大腸桿菌、沙氏門菌等很常見的細(xì)菌。在隨后接受測(cè)試的2674個(gè)細(xì)菌種類中(一些已知生活在人體內(nèi))，有11%的細(xì)菌能產(chǎn)生胞苷脫氨酶;近一半無法產(chǎn)生這種酶;其他的細(xì)菌會(huì)制造無法降解藥物的其他形式的酶。此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)同其他實(shí)驗(yàn)室獲得的細(xì)菌感染會(huì)阻礙化療的結(jié)果相一致。在隨后的試驗(yàn)中，Straussman證實(shí)，抗生素能阻止細(xì)菌摧毀“吉西他濱”。

醫(yī)藥“新伙計(jì)”——倉儲(chǔ)機(jī)器人

物流倉儲(chǔ)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)其實(shí)并不少見了，京東、天貓超市、唯品會(huì)等電商企業(yè)都已經(jīng)在爭(zhēng)著嘗鮮。不過，醫(yī)藥行業(yè)的倉庫里見到這種“機(jī)器搬運(yùn)工”，就比較罕見了。據(jù)Geek+方面相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，其倉儲(chǔ)物流機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人搬運(yùn)貨架，實(shí)現(xiàn)“貨到人”揀選(也就是倉庫揀選工作人員不用走到貨架揀選，貨架自己會(huì)移動(dòng)過來)。后臺(tái)系統(tǒng)調(diào)度和算法是這套物流機(jī)器人的核心。其中后臺(tái)系統(tǒng)負(fù)責(zé)多機(jī)器人聯(lián)合調(diào)度、路徑規(guī)劃、合理避障等，需要強(qiáng)大的軟件能力及算法邏輯。

Geek+方面介紹了其物流機(jī)器人針對(duì)醫(yī)藥行業(yè)做出的一些“特殊待遇”：為滿足醫(yī)藥行業(yè)的特殊性需求，Geek+針對(duì)國(guó)藥倉庫的具體場(chǎng)景升級(jí)了機(jī)器人管理系統(tǒng)，并于7月完成部署。此次國(guó)藥物流使用“貨到人”智能揀選系統(tǒng)，可支持藥品的批次管理，實(shí)現(xiàn)每一盒藥品的一票追溯制，從生產(chǎn)、倉儲(chǔ)及配送均可全程追溯，一旦遇到問題可整批次召回，最大程度地降低事故率。

通過部署Geek+“貨到人”系統(tǒng)，使得倉庫的效率得到了全面提升，且大幅度降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省倉庫面積，減少作業(yè)失誤率。Geek+系統(tǒng)根據(jù)不同藥品的質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分管理，以確保藥品訂單100%準(zhǔn)確出庫。

Geek+機(jī)器人系統(tǒng)可支持藥品多貨主來源、出貨多渠道管理。藥品來源于多個(gè)貨主，Geek+系統(tǒng)會(huì)根據(jù)算法動(dòng)態(tài)分配貨位；藥品需出庫時(shí)分發(fā)于多個(gè)渠道，例如醫(yī)院、藥店、社區(qū)等，Geek+系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)不同的需求來合理安排揀貨任務(wù)。

ATOMS硅晶片追蹤智能藥物

一 種 被 稱 為ATOMS(磁性自旋的可尋址發(fā)射器)的硅晶片，它可以通過跟磁共振成像相同的原理來確定智能藥物當(dāng)前處于人體內(nèi)的位置，且任何時(shí)候都

可以確定。不過，目前這項(xiàng)研究仍然處于初級(jí)階段，但是研究人員希望這種裝置可以在未來的某一天部署到病人的胃腸道、血液甚至是大腦中。

智能藥物可以診斷和治療人們的疾病，這在我們今天看來是不可想象的。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，智能藥物需要一種能將它們的位置傳遞給醫(yī)務(wù)人員的方法。考慮到智能藥物的尺寸較小，因此說起來容易做起來難。不過，加州理工學(xué)院的研究人員似乎找到了解決辦法。

據(jù)了解，加州理工學(xué)院的研究人員開發(fā)的是一種被稱為ATOMS(磁性自旋的可尋址發(fā)射器)的硅晶片，它可以通過跟磁共振成像相同的原理來確定它當(dāng)前處于人體內(nèi)的位置，任何時(shí)候都可以確定。

加州理工學(xué)院化學(xué)工程助理教授米哈伊爾?夏皮羅(Mikhail Shapiro)在接受采訪的時(shí)候表示：“為了解決體內(nèi)微裝置的定位問題，我們借鑒了核磁共振的一些原理，并將其體現(xiàn)在硅集成電路中。”

目前這項(xiàng)研究仍然處于初級(jí)階段，但是研究人員希望這種裝置可以在未來的某一天部署到病人的胃腸道、血液甚至是大腦中。到時(shí)候，ATOMS 將可以測(cè)量 PH 值、溫度、壓力和糖濃度等信息，并將這些數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給醫(yī)生。