磁性微型机器人可以消灭冰牛奶杯中的细菌

化学和工程学的完美结合，创造出了功能类似于专门免疫细胞的微型机器人——能够通过特定的照片追捕致病元凶。

这种病原体是金黄色葡萄球菌 (S. aureus)，会影响奶牛的产奶量。这些细菌还会产生毒素，导致人类食物中毒和胃肠道疾病（包括常见的腹泻、腹部绞痛和恶心三重症状）。

去除乳制品中的毒素并不容易。这些毒素往往很稳定，无法通过食品生产中常见的卫生方法（如巴氏灭菌法和热灭菌法）消除。然而，由布拉格化学与技术大学团队领导的国际研究小组可能已经想出了另一种方法来消除这些讨厌的病原体：使用一支小型磁性微型机器人大军。此外，每个“MagRobot”都配备了一种抗体，专门针对金黄色葡萄球菌上的一种蛋白质，就像锁和钥匙机制一样。

在《 Small》杂志上发表的一项小型概念验证研究中，研究小组详细介绍了这些 MagRobots 如何结合和分离牛奶中的金黄色葡萄球菌，而不会影响可能自然产生的其他微生物。

近来，用于清除伤口和牙菌斑的纳米机器人在医学领域引起了轰动。如果这些微型设备能够在真实的、大规模的试验中发挥作用，而不仅仅是在实验室中，它们有望减少抗生素的使用。

过去，微型机器人是由光、化学物质甚至超声波驱动的。但这些 MagRobots 是通过特殊磁场驱动的。该团队认为这种控制方式是最好的选择，因为机器人不会产生任何有毒副产品，并且可以远程访问以进行重新配置和重新编程。

为了制造 MagRobot，顺磁性微粒被一种化合物覆盖，这种化合物使它们能够被与金黄色葡萄球菌细胞壁上的蛋白质相匹配的抗体所覆盖。这使得 MagRobot 能够找到、结合和回收细菌。使用具有不同频率的横向旋转磁场来协调机器人。在更高的频率下，MagRobot 移动得更快。研究人员预设了微型机器人的轨迹，这样它们就会在三行两列的控制溶液和装有牛奶的容器中来回“行走”。它们是用永磁体回收的。

在实验中，直径为 2.8 微米的 MagRobots 能够在一小时内清除大约 60% 的金黄色葡萄球菌细胞。当将 MagRobots 放入含有金黄色葡萄球菌和另一种细菌大肠杆菌的牛奶中时，它能够避开大肠杆菌，只攻击金黄色葡萄球菌。

“这些结果表明，我们的系统可以成功去除牛奶巴氏杀菌后残留的金黄色葡萄球菌，”研究人员写道。“此外，这种基于磁性机器人的无燃料去除系统专门针对金黄色葡萄球菌，不会影响天然牛奶微生物群或添加燃料催化产生的有毒化合物。”

此外，他们提出，只需修改这些微型机器人的表面，即可将该方法应用于多种其他病原体。