《功能材料》编委官建国教授团队在可注射纳米机器人肿瘤精准治疗领域取得重大突破

欢迎投稿、荐稿!
《功能材料》官网:http://www.gncl.cn/
功能材料科技创新服务平台公众号: https://mp.weixin.qq.com/s/DC_8lansEz0cdyOjopv2Lw
本刊编委、武汉理工大学官建国教授带领团队,在可注射双酶驱动纳米机器人用于肿瘤精准治疗领域取得原创性、颠覆性进展。相关成果以“Bienzyme-powered nanorobots with ultrasensitive chemotaxis for precision cancer therapy” 为题,发表于国家级权威期刊《国家科学评论》(National Science Review),受到国内外同行高度关注。
研究背景:肿瘤精准递送的 “卡脖子” 难题
肿瘤精准治疗是现代医学的核心方向,但传统化疗毒副作用大、疗效有限;现有纳米药物递送系统多依赖被动扩散,存在靶向效率低、瘤内穿透弱、细胞内化难三大瓶颈,临床转化受阻。比如:被动递送效率通常仅0.7%左右;难以克服生理屏障,肿瘤深处富集不足;脱靶毒性高、耐药性强,亟需全新智能递送策略。
核心创新:双酶驱动、超灵敏趋化的 “双面神” 纳米机器人
官建国教授团队提出平动/转动解耦设计,在金纳米颗粒(AuNPs)单侧表面依次修饰过氧化氢酶(Catalase)+ 脲酶(Urease),构建双酶驱动 “双面神” 纳米机器人(CUPJNRs)。具有如下特点:一是,利用血液内源性尿素与肿瘤高表达H₂O₂为“燃料”,产生远超布朗力的推进力与可抵消热扰动的取向力矩;二是,具备超灵敏趋化性,可感知厘米级外肿瘤化学梯度,几乎不受血流干扰;三是,静脉注射后自主完成循环—富集—穿透—内化—释药全链条,任务结束后可降解代谢,实现全流程可控。
性能飞跃:多项指标数量级提升,疗效显著
动物实验数据显示,相比传统被动递送系统:肿瘤靶向效率提升200倍,绝对靶向效率达28.36%;瘤内渗透能力增强12倍,可深入肿瘤组织内部;细胞内化效率提高1970倍,药物精准入胞;抑瘤效果提升49倍,仅需传统药物1%剂量,即可实现92.7%肿瘤抑制率;荷瘤鼠实验中肿瘤完全消退,显著降低毒副作用。
学术与临床价值:开辟微纳机器人精准医疗新范式
该研究首次实现双酶协同驱动超灵敏趋化纳米机器人,从原理上突破传统递送瓶颈,为下一代智能药物递送系统提供全新设计准则与技术路径。具有以下特点:
(1)通用性强:更换酶催化部件,可拓展至炎症、神经退行性疾病等精准治疗;
(2)临床转化快:已启动产业化推进,有望解决深部肿瘤、耐药性肿瘤等临床难题;
(3)学科交叉引领:融合材料、生物、医学、机器人学,推动微纳生物机器人学科发展。
论文在《国家科学评论》的发表,标志着官建国教授团队在微纳机器人与精准医疗交叉领域达到国际领先水平,本刊对官建国教授及团队取得的突破性进展表示热烈祝贺!
编委简介

官建国教授为本刊编委,现为武汉理工大学材料学科首席教授、材料复合新技术国家重点实验室副主任、材料科学与工程国际化示范学院教学院长。国家 “万人计划” 科技领军人才、教育部 “长江学者” 特聘教授、“新世纪百千万人才工程” 国家级人选、国务院政府特殊津贴获得者,英国皇家化学会会士、中国微米纳米技术学会会士。长期致力于光电磁功能复合材料、超材料、微纳机器人研究,主持国家重点研发计划、863 计划等国家级项目 30 余项;发表 SCI 论文 320 余篇,授权发明专利 79 项,多项成果实现亿元级转化并应用于国家重大工程;获军队科技进步一等奖、湖北省技术发明一等奖等重要奖项。