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新纳米机器人“助力”精确治疗心肌损伤

研发家 | 2025-07-04

近日，哈尔滨工业大学教授贺强和吴英杰在精确治疗心肌损伤方面取得了重要进展。该团队从自然界旋转分子电机驱动的细菌中汲取灵感，开发了光合磷酸化纳米机器人，通过旋转生物分子电机ATP合酶的能量转换过程，实现了光驱动的可编程运动，在动物活体模型中主动迁移到心肌损伤区域，显著提高了胞内ATP水平，有效重建了局部代谢功能。相关成果发表在《美国化学会志》上。

心肌损伤是心肌细胞损伤甚至坏死的表现，如心肌梗死、心肌炎、心肌病等心血管疾病。恢复和维持细胞的能量代谢是修复受损心肌细胞功能的关键，也是治疗心血管疾病的重要策略。目前临床上使用静脉注射ATP，但ATP容易分解，容易诱发炎症反应，难以进入细胞。因此，如何实现ATP的靶向交付或病灶原位合成，已经成为精准治疗心血管疾病的技术难题。

针对这一挑战，研究小组利用自然界最小的旋转生物分子电机-ATP合酶作为驱动引擎，构建了一种磷酸化纳米机器人，具有定向迁移和能量分子ATP供应功能。基于可控分子自组装原理，纳米机器人利用天然囊体与卵磷脂囊泡共挤出过程中发生的相分离，促使ATP合酶不对称地嵌入纳米机器人膜表面。这种设计保留了天然囊膜的光吸收系统，使纳米机器人能够吸收光能并将其转化为腔内质子势能，从而驱动ATP合酶的反应，触发光能。

这种自供能、自导航的磷酸化纳米机器人系统，为精准治疗心血管疾病等能量代谢紊乱引起的相关疾病提供了新的策略。

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