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6月27日，記者從哈爾濱工業(yè)大學(xué)獲悉，該校研究團隊在心肌損傷精準(zhǔn)治療領(lǐng)域取得重要進展。團隊從自然界旋轉(zhuǎn)分子馬達驅(qū)動的細菌汲取靈感，研發(fā)出光合磷酸化納米機器人，通過旋轉(zhuǎn)生物分子馬達ATP合酶的能量轉(zhuǎn)化過程，實現(xiàn)光驅(qū)動的可編程運動，在動物活體模型中實現(xiàn)了主動遷移至心肌損傷區(qū)域，顯著提升胞內(nèi)ATP水平，有效重建了局部代謝功能。該研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《美國化學(xué)會志》上。該自供能、自導(dǎo)航的磷酸化納米機器人系統(tǒng)為心血管疾病以及其他由能量代謝紊亂引起的相關(guān)病癥精準(zhǔn)治療提供了新策略。

心肌損傷是諸如心肌梗死、心肌炎、心肌病等心血管疾病導(dǎo)致的心肌細胞受損，甚至壞死的表現(xiàn)?；謴?fù)和維持細胞的能量代謝是修復(fù)受損心肌細胞功能的關(guān)鍵，也是治療心血管疾病的重要策略。哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)學(xué)部、哈工大鄭州研究院賀強介紹，當(dāng)前臨床采用靜脈注射ATP的給藥途徑，但ATP在體內(nèi)易分解、易誘發(fā)炎癥反應(yīng)、難以進入細胞內(nèi)部。因此，如何實現(xiàn)ATP的靶向遞送或在病灶部位的原位合成已成為心血管疾病精準(zhǔn)治療的技術(shù)難題。

針對這一挑戰(zhàn)，研究團隊運用自然界最小的旋轉(zhuǎn)生物分子馬達——ATP合酶作為驅(qū)動引擎，構(gòu)建了一種兼具定向遷移和能量分子ATP供給功能的磷酸化納米機器人。該納米機器人基于可控分子自組裝原理，運用天然類囊體與卵磷脂囊泡共擠出過程中發(fā)生的相分離，促使ATP合酶非對稱地嵌入納米機器人膜表面。這種設(shè)計保留了天然類囊體膜的光吸收系統(tǒng)，使納米機器人能夠吸收光能并將其轉(zhuǎn)化為腔內(nèi)質(zhì)子勢能，從而驅(qū)動ATP合酶旋轉(zhuǎn)，觸發(fā)光合磷酸化反應(yīng)合成ATP能量分子。同時，磷酸化納米機器人在光照下表現(xiàn)出顯著增強的平動擴散效率，最高增幅達89%。在梯度光場的作用下，磷酸化納米機器人展現(xiàn)出類細菌的自適應(yīng)性趨光行為，具備高度可編程性與靶向性。

（受訪單位供圖）