这篇论文的研究内容由上海交通大学的杨广中教授及其团队完成，研究成果发表在《Small》期刊上。研究的核心是开发一种微型机器人载体，利用酶响应性水凝胶实现化疗药物的局部递送和控制释放。这项研究旨在解决传统化疗中存在的系统性毒性、非特异性生物分布以及通常需要的高剂量等挑战，特别是在三阴性乳腺癌（TNBC）的治疗中展现出显著的效果。
三阴性乳腺癌是一种特别难以治疗的癌症类型，因其缺乏有效的靶向治疗选项和强烈的转移倾向，给患者带来了巨大的挑战。患者通常接受新辅助化疗以缩小肿瘤体积，从而为手术切除创造条件。然而，由于TNBC缺乏雌激素受体、孕激素受体和HER2受体，患者无法从激素或靶向药物治疗中获益。尽管抗体药物偶联物（ADCs）在将化疗药物直接输送到癌细胞方面取得了一定进展，但化疗仍然是TNBC的主要治疗方式。当前的化疗药物往往需要较高的治疗剂量，且存在生物分布不均和显著副作用的问题。此外，约60%的TNBC患者表现出化疗耐药性，进一步复杂化了治疗过程。
为了提高治疗效果并减少系统性毒性，研究团队开发了一种基于水凝胶的局部递送系统，旨在改善癌细胞的摄取并减少对周围健康组织的影响。该系统结合了磁导航微型机器人与水凝胶，提出了一种新颖的化疗药物递送系统，称为“ChemoBot”。ChemoBot的设计利用外部磁场实现药物的精确导航和定位，直接将治疗药物输送到肿瘤部位。研究人员通过对小鼠进行肿瘤接种，评估了ChemoBot在抑制肿瘤生长和转移方面的效果。结果显示，单次注射ChemoBot的效果相当于传统化疗的三轮治疗，且在抑制肿瘤转移方面表现出色。
ChemoBot的核心是酶响应性水凝胶，能够在肿瘤微环境中被特定的基质金属蛋白酶（MMP2和MMP9）激活，从而实现药物的控制释放。这种设计确保了治疗作用的局部化，减少了系统性毒性并增强了治疗效果。研究团队采用了Nanoscribe的设备进行ChemoBot的微型化制造，利用两光子聚合技术（2PP）实现了高分辨率的三维打印。这种方法使得ChemoBot的外壳结构具有良好的机械稳定性和可定制性，能够根据不同的药物负载需求进行调整。
在实验中，研究人员通过对小鼠主要器官的组织学检查，评估了ChemoBot治疗的生物安全性，结果显示与其他治疗方案相比，ChemoBot对肝脏和肾脏的损伤较小，表明其在降低系统性副作用方面的潜力。研究结果表明，ChemoBot能够显著减少肿瘤体积，并有效抑制肿瘤转移。通过对小鼠进行生物发光成像，研究团队监测了肿瘤负担的变化，结果显示ChemoBot治疗组的肿瘤生长显著抑制，甚至在某些情况下，肿瘤细胞的活性几乎消失。
研究团队展望了ChemoBot在其他肿瘤类型中的应用潜力，包括肝癌、膀胱癌、宫颈癌和卵巢癌等。研究表明，微型机器人在血液循环系统和狭窄管道中的导航能力为其在临床应用中提供了广阔的前景。未来，ChemoBot有望通过直接向肝动脉或卵巢输送抗癌药物，进一步提高局部药物浓度，降低全身副作用。此外，研究团队还计划探索其他天然和合成水凝胶的应用，以实现对多种药物的包封和释放。这种灵活的平台将为不同癌症的靶向治疗提供新的解决方案。
其研究为癌症治疗提供了一种创新的思路，通过微型机器人和水凝胶的结合，实现了化疗药物的局部递送和控制释放。这项研究不仅展示了ChemoBot在三阴性乳腺癌治疗中的有效性，也为未来的癌症治疗提供了新的方向。随着技术的不断进步，ChemoBot有望在临床应用中发挥更大的作用，为患者带来更好的治疗效果和生活质量。
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https://doi.org/10.1002/smll.202408813