這三張圖為 10 分鐘內人類攝護腺癌細胞被奈米機器人攻擊的過程,最右圖因為奈米機器人已穿過細胞膜,導致細胞質從細胞膜中洩漏(圖:杜倫大學)

由美英兩國科學家組成的研究團隊,研發出一種奈米機器人(nanomachine),可以鑽入癌細胞之中,並在短短 60 秒的時間內殺死癌細胞。

這種奈米機器人是由光驅動的微小「馬達分子」(motorised molecules),當接受到光線照射之後,就會像電鑽一樣高速旋轉,朝同一個方向移動,並鑽入細胞膜內。

利用光驅動

在英國杜倫大學(Durham University)的一項試驗中,奈米機器人只花了 1 到 3 分鐘,就穿過攝護腺癌細胞的細胞膜,並立即殺死癌細胞。

杜倫大學 Robert Pal 博士表示:「我們正努力實現我們的目標,也就是利用光驅動的奈米機器人,對乳腺腫瘤和皮膚黑素瘤等癌細胞,以及對現有化療有抗藥性的癌細胞,進行標靶治療。這項技術一旦開發成功,將能為非入侵性癌症治療提供潛在性的改變,並大幅提高全球病患的存活率和福利。」

科學家針對特定的細胞,設計了幾種不同的光驅動馬達分子。科學家發現奈米機器人每秒需轉動 2 至 3 百萬次,才能克服周遭障礙及自然界的布朗運動(Brownian motion),這是一種微粒子的不規則運動。

當未接受紫外線照射時,馬達分子位於標靶細胞的表面上保持無害性。當接受紫外線照射時,馬達分子會迅速鑽入細胞膜內,不但可以作為投遞治療藥物的通道,也能進一步摧毀癌細胞。

只有頭髮的5萬分之一

研究團隊成員美國萊斯大學(Rice University)的 James Tour 博士表示:「這些奈米機器人非常微小,相當於人類頭髮的直徑的 5 萬分之一,將標的和驅動元件結合在一起,使馬達分子能夠真正的治療疾病。在這項研究中,我們使用這些奈米機器人進入植物細胞、動物細胞、和人體細胞。這些機器人會附著在細胞膜表面上,用光照射之後,就能直接鑽入細胞內。」

全新的治療方式

James Tour 博士還表示:「多年以來,我從未想過在醫療上使用奈米機器人,因為他們比細胞還要小得多。但現在這項研究改變我對此的想法,我這為這是一種全新的治療方式,這種馬達分子與人體的交互作用,不但可用於殺死細胞,還能用於治療細胞。」

研究人員已經開始進行微生物和小魚的實驗,若這些實驗有所進展,會在人類臨床試驗之前,先進行囓齒動物的實驗。

 

參考資料:

  1. Víctor García-López, et al. (August 2017). Molecular machines open cell membranes, Nature 548, 567-572. doi:10.1038/nature23657
  2. Knapton, S. (August 2017). Nanomachines that drill into cancer cells killing them in just 60 seconds developed by scientists, The Telegraph
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