微纳生物机器人科研取得重要进展！

近日，暨南大学纳米光子学研究院李宝军教授、辛洪宝教授等在光控微纳生物机器人领域中取得重要进展，他们提出了一种基于光学导航旋转的光流体力硅藻机器人，实现了能直接用于神经细胞等珍贵细胞培养过程中病毒、支原体和致病菌等纳米生物威胁物的非侵入捕获、收集与移除。

在细胞培养过程中，纳米生物威胁物如病毒、支原体和致病菌的污染，已经给与细胞分析相关的生物医学应用带来了巨大的威胁，虽然传统的紫外杀菌和酒精消毒可以有效用于细胞培养前的生物威胁物的移除，但是在细胞培养和操作过程中产生的污染，这些方法会对目标细胞造成不可逆转的损害，尤其是对于珍贵的原代神经元等细胞。

为了避免微小的污染迅速破坏目标细胞，导致生物医学研究及生物制造中造成毁灭性的破坏和巨大的经济损失，如何合理地移除这些污染物是当务之急，同时也是个极具挑战性的问题。

受自然界中海豚可以轻松追随行船的尾浪而借力前行（船尾乘浪效应）的启发，暨南大学李宝军教授、辛洪宝教授等提出了一种基于光学捕获导航旋转硅藻（Phaeodactylum tricornutum Bohlin）的生物相容性光流体动力硅藻机器人（OHD），用于非侵入性捕获和去除纳米生物威胁。

这是一个通过光力将一个具有三指形状的硅藻（三角褐指藻）旋转起来，构建成的硅藻机器人，硅藻机器人周围局部流场产生的光水动力可以轻松将尺寸小至100nm的目标物进行捕获与收集。

传统的方法来清除纳米生物威胁，通常使用化学或物理试剂，比如用含有75%乙醇的液体或者紫外线照射，这是目前的解决办法，但是这些消毒剂需要用很高的浓度才能有效清除和杀灭纳米级的生物威胁，并且这些方法都对细胞无差异杀伤，会对其他生物样品造成损害，所以在细胞培养和生物医学应用中无法推行，虽然抗生素可以增加杀灭细菌的选择性，但它们也会增加细菌对抗生素的耐药性。

而利用硅藻机器人的技术，可以有效地捕获和清除不同种类的纳米生物威胁，比如病毒、细菌和支原体，但不会对珍贵的细胞样本如海马神经元等造成影响。硅藻机器人利用一种叫做OHD的物质，它可以通过重新配置来大大提高了清除效率。

重要的是，这些OHD表现出显着的抗菌能力，并进一步促进靶向基因传递。该OHD可作为智能微型机器人平台，用于有效捕获和主动去除生物微环境中的纳米生物威胁，特别是用于许多珍贵细胞的细胞培养，有望使基于细胞的生物分析和生物制造受益。

在OHD旋转（200rpm）期间，会首先捕获并收集随机分布的纳米生物威胁，收集到的纳米生物威胁可以通过导航OHD扫到指定位置，通过关闭捕获激光，OHD臂周围的局部流场消失，收集到的纳米生物威胁可以在指定位置释放，随后将环形扫描光学陷阱切换到功率较低（5 mW）的中心陷阱，并且可以将OHD导航到其他位置。

该OHD为生物微环境中纳米物体的有效捕获提供了一种新方法，并作为细胞环境中非侵入性和主动性纳米生物威胁去除和抗菌治疗的智能微机器人平台，此功能可确保在纳米生物威胁去除和抗菌处理后，继续进行后续基于细胞的生物制造和生物分析，OHD阵列通过微型机器人个体的合作，确保更大规模地去除纳米生物威胁的能力。