新技術(shù)開發(fā)

新技術(shù)開發(fā)

由DNA制成的微型機器人，具備分揀、搬運分子貨物的能力。美國耶魯大學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)，癌細胞內(nèi)的細菌會摧毀一些抗癌藥物，使其變得無效。物流機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強度。ATOMS 硅晶片將可以測量 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納米機器人誕生

由DNA制成的微型機器人，具備分揀、搬運分子貨物的能力。對于此項DNA機器人的面世，來自澳大利亞莫納什大學(Monash University)的納米仿生研究學者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)表一項新的研究，來自加利福尼亞理工學院的華裔科學家錢璐璐及其團隊研發(fā)的DNA機器人誕生了。這項具有由DNA制成的微型機器人，具備分揀、搬運分子貨物的能力。 錢璐璐的團隊研究人員表示，這樣的DNA機器人不僅可以對不同熒光分子進行識別、分揀，并可以將目標分子轉(zhuǎn)運到特殊地點“卸貨”，當多機器人協(xié)同工作時，準確率更是接近100%。

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

DNA機器人由三個基本模塊組成，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”是用于分揀和搬運分子“貨物“的，以及一個在抵達指定地點后示意放下“貨物”的“信號”。而這每個模塊都是DNA的簡短片段 。只有單鏈結(jié)構(gòu)的DNA機器人在行走過程中，其形態(tài)更像是一根晃動的彈簧，或者像是一只在蠕動的毛毛蟲。然而，根據(jù)核苷酸的堿基互補配對原則，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機器人可以行走的基礎(chǔ)。

在實驗中，科學家的機器人走在由DNA折紙制成的58×58納米的釘板上。 加州理工學院生物工程師和研究的主要作者Anupama Thubagere說，“每個栓板都是由一大串DNA連接在一起，形成片狀的DNA片段?！毖芯繄F隊將DNA機器人的腿部和腳設(shè)計成所需的長度，比如在實驗中，研究人員將其設(shè)計為6納米。通常情況下都只是人類步長的百分之幾。

除此之外，在實驗中，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機器人收集游離在空間中的分子并將分子搬運到原位。結(jié)果表明，DNA機器人在24小時內(nèi)順利地將游離的分子歸到原位，分別是三個粉紅色和三個黃色，沒有誤差。對此，研究團隊表示，若采用更多的DNA機器人，將會大大縮短完成任務(wù)的時間。

新型納米輸藥系統(tǒng)

美國耶魯大學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)域取得了很大進步，但短期和長期器官排異反應(yīng)依然具有風險。T細胞是識別和攻擊異物的白血細胞，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細胞，由供體器官血管內(nèi)皮細胞表面的人類白細胞抗原(HLA)蛋白激活。

研究人員可用阻礙靶基因表達的siRNA(小干擾RNA)來讓這個蛋白靜默。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)風險。此外，siRNA還會給并不需要治療的其他器官的血管內(nèi)皮細胞帶來副作用。

為了延續(xù)siRNA的作用，耶魯大學研究人員開發(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)也會更少。

癌細胞內(nèi)細菌對藥物的抵抗

來自以色列魏茨曼科學研究所的Ravid Straussman及其團隊探究了為何健康細胞會變成癌細胞的“共犯”，從而通過某種方式幫助它們抵抗藥物。此項發(fā)現(xiàn)同其他實驗室獲得的細菌感染會阻礙化療的結(jié)果相一致。在隨后的試驗中，Straussman證實，抗生素能阻止細菌摧毀“吉西他濱”。

多虧了一項偶然的發(fā)現(xiàn)，研究人員找到了為何化療藥物有時不起作用的其中一個原因。事實證明，癌細胞內(nèi)的細菌會摧毀一些藥物，使其變得無效。相關(guān)成果日前發(fā)表于《科學》雜志。 此項發(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”的細菌。

作出上述發(fā)現(xiàn)的團隊表示，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注意到皮膚細胞被支原體細菌感染，但起初認為它只是一種污染物。“我?guī)缀醴艞壛诉@個項目?！盨traussman表示。事實上，研究表明，這種細菌能摧毀“吉西他濱”。“我們發(fā)現(xiàn)，這種細菌會將藥物吸收然后將其降解，從而使藥物失去活性?！盨traussman介紹說，它通過產(chǎn)生胞苷脫氨酶做到了這一點。

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

醫(yī)藥“新伙計”——倉儲機器人

物流倉儲機器人在國內(nèi)其實并不少見了，京東、天貓超市、唯品會等電商企業(yè)都已經(jīng)在爭著嘗鮮。不過，醫(yī)藥行業(yè)的倉庫里見到這種“機器搬運工”，就比較罕見了。據(jù)Geek+方面相關(guān)負責人介紹，其倉儲物流機器人能實現(xiàn)機器人搬運貨架，實現(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，貨架自己會移動過來)。后臺系統(tǒng)調(diào)度和算法是這套物流機器人的核心。其中后臺系統(tǒng)負責多機器人聯(lián)合調(diào)度、路徑規(guī)劃、合理避障等，需要強大的軟件能力及算法邏輯。

Geek+方面介紹了其物流機器人針對醫(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+針對國藥倉庫的具體場景升級了機器人管理系統(tǒng)，并于7月完成部署。此次國藥物流使用“貨到人”智能揀選系統(tǒng)，可支持藥品的批次管理，實現(xiàn)每一盒藥品的一票追溯制，從生產(chǎn)、倉儲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強度，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)進行區(qū)分管理，以確保藥品訂單100%準確出庫。

Geek+機器人系統(tǒng)可支持藥品多貨主來源、出貨多渠道管理。藥品來源于多個貨主，Geek+系統(tǒng)會根據(jù)算法動態(tài)分配貨位；藥品需出庫時分發(fā)于多個渠道，例如醫(yī)院、藥店、社區(qū)等，Geek+系統(tǒng)也會根據(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前處于人體內(nèi)的位置，且任何時候都

可以確定。不過，目前這項研究仍然處于初級階段，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。為了實現(xiàn)這個目標，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，加州理工學院的研究人員似乎找到了解決辦法。

據(jù)了解，加州理工學院的研究人員開發(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前處于人體內(nèi)的位置，任何時候都可以確定。

加州理工學院化學工程助理教授米哈伊爾?夏皮羅(Mikhail Shapiro)在接受采訪的時候表示：“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。”

目前這項研究仍然處于初級階段，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。到時候，ATOMS 將可以測量 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。