Problem z lekami jest zazwyczaj taki, że oddziałują na cały organizm. A gdyby tak działały jedynie w obrębie np. guza? Takie rozwiązania są bliżej, niż myślimy, dzięki akustycznym mikrorobotom. Opracowane przez zespół naukowców z Caltech "maluchy" są pionierskim narzędziem, które otwiera nowe możliwości w terapii nowotworów i nie tylko.
Współczesne terapie zmagają się z wieloma wyzwaniami w zakresie precyzyjnego dostarczania leków. Podawane ogólnoustrojowo substancje lecznicze często rozprzestrzeniają się po całym organizmie, co zmniejsza ich skuteczność w docelowych miejscach i powoduje skutki uboczne. Bioresorbowalne mikroroboty akustyczne mają rozwiązań ten problem. Zamiast pozwalać lekowi rozprzestrzeniać się wszędzie, możemy teraz skierować nasze mikroroboty bezpośrednio do miejsca guza i uwolnić lek w sposób kontrolowany i wydajny.
Bioresorbowalne mikroroboty akustyczne lub po prostu BAM to kuliste mikrostruktury o średnicy porównywalnej do ludzkiego włosa (ok. 30 mikronów), wykonane z biokompatybilnego hydrożelu. Ich zewnętrzna powłoka transportuje lek, a umieszczone w niej magnetyczne nanocząsteczki pozwalają na precyzyjne sterowanie za pomocą pola magnetycznego. Gdy mikrorobot dotrze do miejsca docelowego, uwalnia lek, pozostawiając minimalne ślady w organizmie.
Jednym z największych wyzwań było zapewnienie, że mikroroboty przetrwają w środowiskach o potencjale niszczącym: w zainteresowaniu badaczy były m.in. kwas żołądkowy czy inne biopłyny. Zespół naukowców opracował innowacyjną strukturę hybrydową: zewnętrzna warstwa hydrofilowa zapobiega sklejaniu się robotów, podczas gdy ich wnętrze, dzięki hydrofobowej powłoce, zatrzymuje ważne dla ich funkcjonowania pęcherzyki powietrza.
Zastosowanie polimeryzacji dwufotonowej pozwoliło na budowę mikrostruktur z precyzją nieosiągalną w tradycyjnych technikach druku 3D. Mikroroboty są wyposażone w dwa cylindryczne otwory, przez które — pod wpływem ultradźwięków — przepływa płyn napędzający je w kierunku celu. Pęcherzyki powietrza wewnątrz robotów służą dodatkowo jako środek kontrastujący, umożliwiając śledzenie ich ruchu za pomocą obrazowania ultradźwiękami.
Pierwsze testy przeprowadzone na myszach z guzami pęcherza moczowego wykazały, że czterokrotne podanie leku za pomocą mikrorobotów w ciągu 21 dni przyniosło znaczące zmniejszenie guzów. Co ważne, metoda ta okazała się skuteczniejsza niż tradycyjne sposoby podawania leków.
Czytaj również: Dolina niesamowitości – dlaczego roboty budzą niepokój?
Przed naukowcami jednak długa droga do zastosowania mikrorobotów w ludzkim ustroju. Należy dostosować je do ludzkiego organizmu oraz przeprowadzić serie badań klinicznych potwierdzających ich skuteczność i bezpieczeństwo. Kluczowym aspektem jest także optymalizacja produkcji, aby umożliwić ich masowe zastosowanie w medycynie. Nie będzie to raczej technologia tania — przynajmniej na początku. Pierwsi leczeni z ich pomocą najpewniej zapłacą niemały podatek od nowości (albo zrobią to za nich ubezpieczyciele: prywatni lub państwowi).
Trzeba sobie jednak powiedzieć jedno: mamy do czynienia z czymś naprawdę niesamowitym. Opracowane przez zespół z Caltech roboty pokazują, że precyzyjna terapia jest nie tylko możliwa, ale też realnie skuteczna. W przyszłości mikroroboty mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w terapiach, ale również innych sferach — gdzie kluczowa jest precyzja oraz mały rozmiar narzędzia. Niewykluczone, że znajdą one zastosowanie w rozwijającej się medycynie kosmicznej, gdzie liczy się właśnie efektywność oraz skuteczność.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
