Адресная доставка лекарств внутри тела человека — одно из наиболее перспективных направлений в сфере разработки микро- и нанороботов. Искусственные нанороботические частицы перемещаются внутри тела по кровеносным сосудам, обеспечивая целевую транспортировку лекарств непосредственно к очагу заболевания.
Новейшая разработка в этой сфере принадлежит немецким исследователям одного из институтов Общества Макса Планка. Ученым удалось провести первые испытания микроскопических роботов-лейкоцитов. Уникальность технологии создания позволяет микрочастицам отчасти имитировать «поведение» лейкоцитов (белых кровяных клеток). Новые микророботы способны перемещаться по кровеносным сосудам, двигаясь против направления тока крови.
Особенности технологии
Роботы созданы на основе микроскопических частиц стекла. Диаметр частицы – около 8 мкм. С одной стороны на микрочастицу нанесена тонкая никелевая пленка, поверх нее — защитное золотое покрытие. С другой стороны частицы наносится лекарственное средство – «груз», который роботу предстоит доставить к очагу болезни.
В ходе первых испытаний в роли груза выступала комбинация из:
- молекул препарата для борьбы с раком;
- специальных белковых комплексов, способных обнаруживать раковые клетки и притягиваться к ним.
А теперь следует сказать о главном отличии новой разработки. Созданные прежде микророботы просто плавали в плазме крови, новые же ведут себя иначе: они перемещаются вдоль сосудистых стенок так, как это делают лейкоциты. Для управления используется внешнее магнитное поле – оно притягивает никель, обеспечивая движение микрочастиц в требуемом направлении.
Эксперименты и выводы
Первые исследования были проведены с использованием искусственных сосудов. В ходе испытаний ученым удалось установить, что даже слабого магнитного поля, безопасного для человеческого организма, достаточно, чтобы заставить микроскопические частицы двигаться против направления тока крови.
При отключении магнитного поля роботы также перемещаются, но уже вместе с кровотоком. Так, чередуя включение и отключение поля, можно управлять движением роботов, точно направляя их к патологическому очагу в организме.
Также ученые смогли определить скорость перемещения микророботов под воздействием магнитного излучения – она составила 600 мкм/сек. Расстояние в 600 мкм эквивалентно 76 диаметрам самих частиц. Таким образом, новые роботы являются самыми «быстрыми» магнитными микрочастицами на сегодня.
Ввиду небольших размеров одной частицы, в одиночку она не сможет нести значимое количество лекарственного препарата, способного повлиять на состояние патологически измененных тканей. Поэтому обязательно потребуется вводить в организм большее число микророботов. Это может облегчить отслеживание потока микрочастиц с помощью рутинных методик съемки, используемых в медицине.
Важно также отметить следующее: новые микрочастицы при использовании подходящего «груза», могут применяться не только для лечения, но и для быстрых, неинвазивных и высокоточных диагностических мероприятий, позволяя выявлять самые разные заболевания.