仿生特洛伊木马纳米机器人系统：酶驱动中性粒细胞载体突破血脑屏障实现胶质母细胞瘤精准治疗

针对胶质母细胞瘤(GBM)治疗中血脑屏障(BBB)穿透和肿瘤微环境(TME)渗透双重难题，哈尔滨工业大学团队开发了"特洛伊机器人"(Trojanbot)系统。该系统通过中性粒细胞(neutrobot)搭载酶驱动纳米机器人(CatNbot)，利用炎症趋化穿越BBB后释放CatNbot，借助H2 O2 梯度实现深层肿瘤穿透，使药物递送效率提升33.5%，小鼠中位生存期延长至38天，为中枢神经系统疾病治疗提供新范式。

　　

胶质母细胞瘤(GBM)作为最具侵袭性的原发性脑肿瘤，治疗面临两大"天堑"：一是血脑屏障(BBB)严密阻挡药物进入，二是肿瘤内部致密的细胞外基质(ECM)和缺氧环境阻碍药物渗透。传统化疗药物仅有不足1%能抵达病灶，而单靠被动扩散的纳米颗粒又难以深入肿瘤核心。面对这一"双重封锁"困境，哈尔滨工业大学的研究团队从古希腊特洛伊木马传说中获得灵感，创造性地将生物趋化性与纳米机器人技术相结合，在《Nature Communications》发表了突破性解决方案。

研究团队设计了三阶段递送策略：首先利用中性粒细胞(neutrophil)天然的炎症趋化性穿越BBB；到达肿瘤后释放搭载的催化纳米机器人(CatNbot)；最后借助肿瘤微环境(TME)中富集的H₂
O₂
驱动纳米机器人深层渗透。这种"特洛伊机器人"(Trojanbot)系统完美模拟了特洛伊战争中"木马藏兵"的战术精髓。

关键技术包括：1)通过脱溶剂法制备载药明胶纳米粒(GeNPs)；2)大肠杆菌膜囊泡(EMV)伪装技术增强中性粒细胞吞噬；3)微流控芯片建立趋化梯度模型；4)超分辨显微镜追踪纳米机器人运动；5)原位GL261-Luc小鼠模型评估疗效。研究团队还创新性地采用不对称催化酶修饰，使CatNbot在H₂
O₂
环境中产生自主推进力。

结果部分

Preparation and characterization of Trojanbots

通过透射电镜证实成功构建200nm球形GeNPs，经EMV伪装后粒径增至220nm，zeta电位从-31.6mV降至-35.1mV。催化酶修饰形成的CatNbot呈现不对称结构，在8μM H₂
O₂
中运动速度达5.57μm/s，比布朗运动快7倍。中性粒细胞对CatNbot的吞噬效率比裸GeNPs提高1.38倍。

Motion analysis of Trojanbots

微流控实验显示，在10pM/μm fMLP梯度下，Trojanbot趋化速度达0.24μm/s，趋化指数(CI)随浓度梯度增加而升高。PMA刺激后，CatNbot在1-3秒内爆发式释放，MSD分析显示其在肿瘤微环境(pH6.5)中保持催化活性，溶解氧水平显著提升。

Cross the BBB

Transwell模型证实，Trojanbot在fMLP梯度下的BBB穿透率达54.1%，是被动扩散组(GeNPs)的10倍。CLSM显示其能有效穿过bEnd.3内皮层到达底层GL261肿瘤细胞。

Deep penetration of CatNbots into the tumor

Y型微流控芯片证实CatNbot沿H₂
O₂
梯度(0.93μM)定向迁移，在3D肿瘤球体中穿透深度达416μm。TUNEL实验显示其诱导肿瘤核心区细胞凋亡，并使细胞内H₂
O₂
水平降低3.1倍。

Active target of Trojanbots

原位小鼠模型显示，Trojanbot组脑部荧光强度是CatNbot组的5.2倍。治疗组肿瘤体积最小，Ki-67表达降至对照组的33%，CD8⁺
T细胞浸润增加1.68倍，中位生存期延长至38天。

结论与意义

该研究突破性地实现三大创新：1)首创"中性粒细胞载体+纳米机器人士兵"的双模块设计；2)利用内源性H₂
O₂
同时驱动药物渗透和改善缺氧；3)实现从血管到肿瘤核心的全链条主动靶向。相比传统纳米颗粒0.7%的肿瘤递送率，Trojanbot系统将效率提升近50倍，为脑部疾病治疗提供普适性平台。这种生物杂交策略既保留天然细胞的生物相容性，又赋予人工纳米机器人的可控性，未来可通过更换"士兵"模块拓展至基因治疗等领域。