哈工大在心肌損傷精準治療領域取得重要進展

6月27日，記者從哈爾濱工業大學獲悉，該校研究團隊在心肌損傷精準治療領域取得重要進展。團隊從自然界旋轉分子馬達驅動的細菌汲取靈感，研發出光合磷酸化納米機器人，通過旋轉生物分子馬達ATP合酶的能量轉化過程，實現光驅動的可編程運動，在動物活體模型中實現了主動遷移至心肌損傷區域，顯著提升胞內ATP水平，有效重建了局部代謝功能。該研究成果發表在國際學術期刊《美國化學會志》上。該自供能、自導航的磷酸化納米機器人系統為心血管疾病以及其他由能量代謝紊亂引起的相關病癥精準治療提供了新策略。

心肌損傷是諸如心肌梗死、心肌炎、心肌病等心血管疾病導致的心肌細胞受損，甚至壞死的表現。恢復和維持細胞的能量代謝是修復受損心肌細胞功能的關鍵，也是治療心血管疾病的重要策略。哈爾濱工業大學生命科學和醫學學部、哈工大鄭州研究院賀強介紹，當前臨床采用靜脈注射ATP的給藥途徑，但ATP在體內易分解、易誘發炎癥反應、難以進入細胞內部。因此，如何實現ATP的靶向遞送或在病灶部位的原位合成已成為心血管疾病精準治療的技術難題。

針對這一挑戰，研究團隊運用自然界最小的旋轉生物分子馬達——ATP合酶作為驅動引擎，構建了一種兼具定向遷移和能量分子ATP供給功能的磷酸化納米機器人。該納米機器人基于可控分子自組裝原理，運用天然類囊體與卵磷脂囊泡共擠出過程中發生的相分離，促使ATP合酶非對稱地嵌入納米機器人膜表面。這種設計保留了天然類囊體膜的光吸收系統，使納米機器人能夠吸收光能并將其轉化為腔內質子勢能，從而驅動ATP合酶旋轉，觸發光合磷酸化反應合成ATP能量分子。同時，磷酸化納米機器人在光照下表現出顯著增強的平動擴散效率，最高增幅達89%。在梯度光場的作用下，磷酸化納米機器人展現出類細菌的自適應性趨光行為，具備高度可編程性與靶向性。