综述：微藻驱动微型机器人：生物制药中药物递送和靶向治疗的革命

这篇综述系统阐述了微藻（Microalgae）作为天然多功能生物材料在生物医学领域的应用前景。文章重点探讨了微藻的光合产氧（O2）、光趋性（Phototaxis）和化学趋性（Chemotaxis）等特性在药物递送（Drug Delivery）、肿瘤缺氧微环境改善（Tumor Hypoxia）、伤口愈合（Wound Healing）和免疫治疗（Immunotherapy）中的创新应用，为靶向治疗（Targeted Therapy）和精准医学（Precision Medicine）提供了新思路。

　　

微藻驱动的生物医学革命

引言

微藻作为地球上最早的光合生物，拥有超过30亿年的进化历史。这些直径仅数微米至数百微米的微生物，已被美国食品药品监督管理局（FDA）列为"公认安全"（GRAS）物质。其独特的生物学特性——包括富含多不饱和脂肪酸（PUFAs）、类胡萝卜素等高价值生物活性化合物，以及光趋性、磁趋性和化学趋性等定向运动能力，使其成为生物医学领域的明星材料。

微藻的独特生物学特性

微藻的定向运动能力堪称自然界的纳米级"智能导航系统"。例如，莱茵衣藻（C. reinhardtii）的鞭毛能以60-70Hz频率摆动，实现每秒数百微米的运动速度。通过表面修饰技术（图1B），微藻可搭载磁性纳米颗粒转变为磁驱动微型机器人，或通过静电吸附携带化疗药物如阿霉素（DOX）。螺旋藻（Spirulina）特有的三维螺旋结构，使其比表面积高达普通微藻的5倍，成为理想的药物载体。

更令人惊叹的是微藻的"光合工厂"特性：在光照下，叶绿素不仅能产生荧光用于活体成像，还能持续释放氧气，有效缓解肿瘤缺氧微环境。这种双重功能使其成为放疗（RT）、光动力治疗（PDT）和光热治疗（PTT）的理想增效剂。

创新应用领域

靶向药物递送系统
通过红细胞膜包裹技术，小球藻（Chlorella）的免疫逃逸能力提升3倍，在骨肉瘤治疗中显示出精准的肿瘤靶向性。而螺旋藻凭借其负电性表面，能高效负载带正电的药物分子。口服给药的螺旋藻-姜黄素复合体（SP@Curcumin）能在胃酸环境中保持稳定，被肠绒毛捕获后缓慢释放药物，实现结肠炎的靶向治疗。

肿瘤微环境调控
钙磷酸盐包裹的小球藻（CV@CaP）能在肿瘤部位持续产氧，使放疗效果提升2.1倍。更巧妙的是，将二维铋纳米片与聚球藻（S. elongatus）结合构建的生物仿生平台，既能缓解缺氧又能增强放射敏感性，对耐药性肿瘤的抑制率达到68.5%。

智能伤口修复
将莱茵衣藻与壳聚糖-肝素纳米复合材料结合制成的生物混合微型机器人，能穿透血栓递送氧气并清除炎症因子，使糖尿病慢性伤口的愈合速度加快40%。而掺入微藻的3D生物打印支架，在光照下可持续产氧，完美适配不规则创面。

免疫治疗新策略
铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）产生的微囊藻毒素意外展现出免疫激活功能。通过激活cGAS-STING通路，能促进细胞毒性CD8⁺ T细胞浸润，使肿瘤免疫治疗的响应率提高55%。

挑战与展望

尽管前景广阔，微藻机器人仍面临三大挑战：1）深部肿瘤治疗中近红外（NIR）光穿透深度不足；2）部分藻类毒素的长期生物安全性待验证；3）规模化生产成本较高。未来，通过合成生物学技术构建光敏蛋白工程藻株，或开发肿瘤微环境响应的智能释放系统，将推动这一领域走向临床转化。

微藻正以其卓越的生物相容性、多元的生物功能和低廉的生产成本，重塑药物递送和精准医疗的格局。从口服制剂到生物打印器官，这些"绿色纳米工厂"正在书写生物医学的新篇章。