梅森大学工程学院的一名研究人员发现，人工微游泳器会在其速度最小的地方聚集，这一想法可能对提高靶向癌症治疗的疗效有意义。

 

杰夫·莫兰(Jeff Moran)是Volgenau工程学院机械工程的助理教授，他和来自西雅图华盛顿大学的同事们研究了以双氧水为燃料，在水中“游泳”的半铂金/半金棒。过氧化氢越多，游泳的速度越快;在纯净的水中没有过氧化物，杆状体就不能游动。

 

在这项工作中，他们开始了解当这些人工微游泳器被放置在一个含有过氧化氢梯度的流体容器中会发生什么——一边有大量的过氧化氢，另一边没有太多。

 

他们发现，可以预见的是，微游泳者在过氧化氢浓度高的地区游得更快，莫兰说，他的研究发表在新一期的《科学报告》上。

 

正如其他人所观察到的，随着游泳者探索周围环境，杏耀客服游泳的方向随时间随机变化。相比之下，在低浓度区域， 杏耀代理 ，杆状细胞减速并在几分钟内聚集在这些区域。

 

他说，研究结果提出了一个简单的策略，可以让微游泳者被动地在特定区域聚集，这个想法可能会有有用的实际应用。

 

莫兰说，在微观尺度下游泳是生物学中普遍存在的现象。“许多细胞和微生物，比如细菌，可以自主地游向浓度不同的化学物质，它们分别对细胞有利或有害。”

 

他说，这种行为被称为趋化性，它既常见又重要。“例如，你的免疫细胞利用趋化作用检测并游向受伤部位，从而启动组织修复。”

 

莫兰和他的同事们，像该领域的其他人一样，长期以来一直好奇人工微游泳器是否可以通过趋化作用模拟细胞，不断向更高的化学浓度游动。一些人声称，特别是铂金/金棒可以自动游向富含过氧化氢的地区。

 

“我们对这些说法持怀疑态度，因为杆状细胞并不是活的，因此它们不具备细胞执行这种行为所必需的感知和反应能力，”他说。

 

“相反，我们发现了相反的情况:铀棒是在浓度较低的区域形成的。”这与趋化性的预期相反，”莫兰说。

 

他说，研究人员进行了计算机模拟，预测了这一点，并通过实验加以验证。

 

“我们对这种行为提出了一个简单的解释:无论它们在哪里，杆状细胞都会随机地向不同的方向移动，探索周围的环境。当它们到达低燃料区域时，它们就不能积极地进行勘探了。从某种意义上说，他们被困在了自己的舒适区。”莫兰说。

 

“相反，在高过氧化物区域，它们以更快的速度移动，杏耀代理因为它们的方向不断变化，更经常地逃离这些区域。随着时间的推移，最终的结果就是杆状细胞在低浓度的区域积聚，”他说。“他们没有任何情报。他们最终会在流动性最低的地方生活。”

 

莫兰说，这项研究从技术角度来看是有希望的，因为它提出了一种新的策略，使化学物质在高酸性地区积聚。

 

“由于癌细胞异常的代谢过程，导致其周围环境变成酸性。这些细胞是最需要药物的，因为酸性环境会促进转移并产生耐药性。因此，这些区域的细胞是许多癌症治疗的主要目标。”

 

莫兰和他的同事们现在正在设计一种微游泳体，这种微游泳体在酸性区域移动缓慢，在中性或碱性区域移动迅速。通过他们在这里发现的机制，他们假设酸依赖的游泳者会在其速度最小的地方聚集和释放它们的货物，即肿瘤中最酸性和缺氧的区域，最成问题的细胞居住的地方。

 

还需要进行更多的研究，但“这些杆状细胞可能有能力将化疗药物输送到最需要它们的癌细胞，”莫兰说。

 

“需要明确的是，我们的研究并没有证明人工微泳者不可能有趋化性，就这样;只是这些特定的小蝌蚪不会发生趋化。

 

“相反，我们已经发现了一种非常简单的方法，可以导致无引导的微游泳者积累并向问题最严重的癌细胞输送药物，这可能对许多癌症以及其他疾病(如纤维化)的治疗有意义。”我们很期待这一切的发展。”