携带疫苗的“小马达”能够在小鼠体内“穿行”直至肠内壁（图片来源：Nano Letters）

张良方，加州大学圣地亚哥分校（University of California, San Diego）纳米工程系教授，同时也是纳米医学界的杰出人才，曾于2013年入选《麻省理工科技评论》的“35名35岁以下的创新者”（35 Innovators Under 35）榜单，2018年被选为美国科学促进协会（AAAS）研究员。

近日，张良方教授和同学院纳米工程学家Joseph Wang联手设计一款新型的疫苗载体——微型“小马达”，可以驱动自身到达小鼠肠道的黏膜内层，有望发挥更广泛的抗感染保护效果。

这一巧妙的装置，可以装载药物在啮齿动物的消化系统中“穿行”，并最终靶向肠道内壁。相关研究成果发表在《Nano Letters》期刊。

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b05051

研究团队表示，这一研究为“口服疫苗”提供了新的思路，除了绕开了注射的步骤，还可以建立粘膜免疫（mucosal immunity）。

粘膜免疫是机体的“第一道防线”，鼻子、肺、阴道和消化道等与外界经常接触的组织中都存在粘膜。然后，几乎所有已上市的疫苗都无法刺激这一反应。如果，疫苗可以促使粘膜中的抗体反应，这些抗体可以在感染到血液之前进行抵制。

巧妙的“豌豆”

为了研发出直接靶向肠内壁的疫苗，研究团队希望创造出一种仿生的电动装置（motorized device），能够主动进行免疫接种。

最终，他们研制出一种微小、自我推动的小武器——能够携带金黄色葡萄球菌毒素（目前没有预防这一感染的疫苗）。这一“电动机”由镁制成，并覆盖有一层二氧化钛（左边有一个小孔，使镁暴露在外）。

他们将这一电动机包裹在表达细菌毒素的红细胞膜上（作为抗原），随后再加上有助于该装置黏着在肠壁上的聚糖涂层和对pH敏感的肠溶衣。

总之，机器的大小类似于一枚豌豆。

图片来源：Nano Letters

给小鼠口服后的反应

一旦这一装置通过胃部，保护层会降解，暴露的镁“马达”会在机体内将水转变成氢泡（hydrogen bubbles），并从小孔内溢出，从而将装置和细菌推向肠内壁，粘附并产生粘膜免疫反应。