清华生物医学工程学院张明君教授团队联手开展“智能机器人”重点专项研究

国家自然科学基金委和国家重点研发计划“智能机器人”重点专项给这个项目提供了支持。来自清华大学生物医学工程学院张明君教授团队以及首都医科大学附属北京天坛医院王伊龙教授团队联手开展了研究,于1月16日北京时间把研究成果发表在了国际顶级学术期刊《细胞》上。他们开创了一个全新的解决方案。这次研究把突破点放在了一个此前被忽视的“天然捷径”,也就是颅骨与大脑之间的那条微小通道。传统的想法是通过血液循环来穿越血脑屏障,不过这次他们反其道而行之。 研究人员发现颅骨骨髓中的免疫细胞能通过这条通道迁移到脑组织。他们就想能不能借用这些免疫细胞来给药物当“运输队”。团队采用了微创注射技术,把负载药物的白蛋白纳米颗粒直接注射进颅骨骨髓腔。让人惊喜的是,这些纳米颗粒能被免疫细胞高效地摄取。 这些免疫细胞变成了“生物微纳机器人”。因为纳米颗粒本身没有导航能力,但是被免疫细胞吞噬后就能利用免疫细胞对大脑炎症或损伤部位的趋向性,把药物带到病变区域。借助先进的成像技术,他们看到了这些“机器人”沿着颅骨-脑膜微通道往大脑里移动的过程。 在脑卒中模型小鼠中,这种迁移现象因为病灶信号的召唤变得更明显。载药细胞大量聚集在梗死区域。疗效验证显示效果很显著。急性缺血性脑卒中动物模型里,只要用传统静脉剂量的十五分之一给药,就能有效缩小脑梗死体积和减轻脑水肿。这种疗法在28天的观察期里还能持续保护神经功能。 最重要的是这项研究不只是停留在实验室里。他们还前瞻性地进行了一次人体探索性临床研究叫“SOLUTION试验”。这个初步试验招了20位恶性大脑中动脉梗死患者来评估这种给药方法的安全性和可行性。结果患者反应良好没发现严重不良事件,而且在神经功能恢复上也有积极趋势。 这个研究改变了过去强行穿透屏障的思路,转为利用生理通道智慧给药。它揭示了颅骨骨髓免疫通路作为“生物导管”的巨大价值。团队认为这条通道未来还能和脑机接口等技术结合起来发展成多功能、双向交互界面。这可能打通大脑内外的交互壁垒,为智能药物递送和脑机融合打下基础。 这次突破开辟了中枢神经系统药物递送的新路径,解决了长期困扰医学界的难题。这是我国在脑科学与生物医学工程交叉领域取得的又一具有国际影响力的原创性成果。