Инженеры UNSW показали, что микророботы, работающие на нано-моторах, могут ориентироваться в организме человека, обеспечивая целевую доставку лекарств в больные органы без необходимости внешнего воздействия.

Рак в человеческом теле может однажды лечиться крошечными самоходными «микророботы», доставляющими лекарства в пораженные органы после того, как инженеры-химики и биомедицины UNSW в Сиднее доказали, что это возможно.

В статье, опубликованной в Materials Today , инженеры объясняют, как они разработали роботов нано размера, которые используют биологическую среду для настройки своей плавучести, позволяя им доставлять лекарства в определенные места тела.

Соответствующий автор исследования доктор Кан Лян, как с школой биомедицинской инженерии и школами химической инженерии в UNSW, говорит знание может быть использована для разработки следующего поколения «микро-моторы» или нано- доставки лекарственных средств , транспортных средств, применяя новые движущие силы для достичь конкретных целей в организме.

«Мы уже знаем, что микродвигатели используют различные внешние движущие силы — такие как свет, тепло или магнитное поле — для активной навигации в определенном месте», — говорит доктор Лян.

«В этом исследовании мы разработали микродвигатели, которые больше не полагаются на внешние манипуляции для навигации в определенном месте. Вместо этого они используют преимущества биологических сред для автоматической навигации».

Что делает эти микрочастицы уникальными, так это то, что они реагируют на изменения в биологической среде pH, чтобы самостоятельно регулировать свою плавучесть. Подобно тому, как подводные лодки используют кислород или воду для заполнения балластных точек, чтобы сделать их более или менее плавучими, пузырьки газа, выделяемые или удерживаемые микромоторами из-за условий pH в клетках человека, способствуют движению этих наночастиц вверх или вниз.

Это важно не только для медицинского применения , но и для микромоторов в целом.

«Большинство микромоторов движутся в двух измерениях», — говорит доктор Лян.

«Но в этой работе мы разработали механизм вертикального направления. Мы объединили эти две концепции, чтобы создать автономные микродвигатели, которые движутся в трехмерном режиме. Это позволит использовать их в качестве интеллектуальных средств доставки лекарств в будущее.»

Доктор Лян иллюстрирует возможный сценарий, когда лекарства принимаются перорально для лечения рака желудка или кишечника. Чтобы дать представление о масштабе, он говорит, что каждая капсула лекарства может содержать миллионы микроподводных лодок, и в каждой микроподводной лодке будут миллионы молекул лекарств.

«Представьте, что вы проглотили капсулу, чтобы нацелиться на рак желудочно-кишечного тракта », — говорит он.

«Попав в желудочно-кишечную жидкость, микророботы, несущие лекарство, могут высвободиться. Внутри жидкости они могут перемещаться в верхнюю или нижнюю область в зависимости от ориентации пациента.

«Частицы, нагруженные лекарственным средством, могут быть усвоены клетками в месте возникновения рака. Попадая внутрь клеток, они разрушаются, вызывая высвобождение лекарств для борьбы с раком очень целенаправленным и эффективным способом».

Чтобы микро-роботы могли найти свою цель, пациент должен был бы быть ориентирован таким образом, чтобы рак или болезнь, которую лечат, был или вверх, или вниз — другими словами, пациент был бы либо в вертикальном положении, либо в положении лежа.

Доктор Лян говорит, что так называемые микророботы — это, по существу, микромоторные системы на основе композитных металлорганических каркасов (MOF), содержащие биоактивный фермент (каталазу, CAT) в качестве двигателя для генерации газовых пузырьков. Он подчеркивает, что исследования его и его коллег находятся на стадии проверки концепции, и для того, чтобы это стало реальностью, необходимо завершить годы испытаний.

Доктор Лян говорит, что исследовательская группа, состоящая из инженеров UNSW, Университета Квинсленда, Стэнфордского университета и Университета Кембриджа, также будет изучать возможности применения этих новых многонаправленных нано-двигателей в медицинских целях.

«Мы планируем применить эту новую находку к другим типам наночастиц, чтобы доказать универсальность этого метода», — говорит он.