Nanoparticle-modified microrobots for in vivo antibiotic delivery to treat acute bacterial pneumonia.
Nanoparticle-modified microrobots for in vivo antibiotic delivery to treat acute bacterial pneumonia.
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DOI：
10.1038/s41563-022-01360-9
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发表时间：
2022-11
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41.2
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文献类型：
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作者：
仿生微型机器人能够在生物流体中主动移动，由于其独特的动态特性，在生物医学应用中引起了相当大的关注，否则很难实现其静态同行。在这里，我们使用点击化学将负载有嗜中性粒细胞膜涂层的聚合物纳米颗粒附着到天然微藻上，从而创造出混合微机器人，用于在体内肺部主动递送抗生素。微型机器人在模拟肺液中显示出快速（> 110 μm s-1），并均匀分布到肺深部组织中，肺泡巨噬细胞的清除率低，并且在对测试动物进行气管内给药后具有极好的组织保留时间（> 2 d）。在急性铜绿假单胞菌肺炎的小鼠模型中，微型机器人有效地减少了细菌负荷，大大降低了动物死亡率，毒性可以忽略不计。总的来说，这些发现突出了藻类-纳米颗粒混合微机器人在重症监护室环境中将治疗剂主动体内递送到肺部的有吸引力的功能。由纳米颗粒修饰的微藻组成的生物混合微型机器人被构建用于肺部的活性药物递送。在急性细菌性肺炎模型中，微型细菌有效地减少细菌负荷并降低动物死亡率。
Bioinspired microrobots capable of actively moving in biological fluids have attracted considerable attention for biomedical applications because of their unique dynamic features that are otherwise difficult to achieve by their static counterparts. Here, we use click chemistry to attach antibiotic-loaded neutrophil membrane-coated polymeric nanoparticles to natural microalgae, thus creating hybrid microrobots for the active delivery of antibiotics in the lungs in vivo. The microrobots show fast speed (> 110 μm s−1) in simulated lung fluid and uniform distribution into deep lung tissues, low clearance by alveolar macrophages, and superb tissue retention time (> 2 d) after intratracheal administration to test animals. In a mouse model of acute Pseudomonas aeruginosa pneumonia, the microrobots effectively reduce bacterial burden and substantially lessen animal mortality, with negligible toxicity. Overall, these findings highlight the attractive functions of the algae-nanoparticle hybrid microrobots for active in vivo delivery of therapeutics to the lungs in intensive care unit settings. Biohybrid microrobots consisting of nanoparticle-modified microalgae are constructedfor active drug delivery in the lungs. In an acute bacterial pneumonia model, the microrobotseffectively reduce bacterial burden and lessen animal mortality.
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