Пробив: Учени изобретиха роботи-мехури за борба с рака

Учени от САЩ са създали самонасочващи се микророботи за борба с рака, пише сп. "Нейчър нанотекнолъджи".

Потенциалът на микророботите в медицината е огромен: подобни миниатюрни конструкции могат да откриват огнища на заболявания, да доставят лекарства точно до целта и дори да взаимодействат с тъканите в организма. Досега обаче тяхното масово приложение беше възпрепятствано от сложността на конструкцията, високата цена и трудоемкото производство, предава БТА.

Сега екип от учени от Калифорнийския технологичен институт е направил важна крачка към практическата медицина, като радикално е опростил самата идея за микроробот. Изследователите предлагат да се откажат от сложните 3D-печатни конструкции и да превърнат обикновено микромехурче в робот.

Микромехурчетата са изключително малки газови мехури, стабилизирани чрез специални обвивки, като например фосфолипиди. Те имат различни приложения, сред които са контрастни вещества, използвани в ехографията.

По-рано същият екип е използвал микророботи с хидрогелова обвивка, в които се е намирало мехурче с газ. Подобни системи могат да се насочват към тумора с помощта на магнити и ултразвук, но тяхното производство изисква чисти помещения и специализирано оборудване.

Новият подход е много по-опростен - учените създават хиляди микромехурчета, просто като въздействат с ултразвук върху разтвор на протеина албумин.

Получените мехурчета са биосъвместими и лесно се разрушават при необходимост. Тяхната протеинова обвивка съдържа химични групи, към които могат да се прикрепят различни молекули - от противоракови препарати до контролни елементи.

За да могат мехурчетата да се движат, на повърхността им е нанесен ензимът уреаза. Той разгражда уреята - широко разпространен метаболитен продукт в организма, до образуване на амоняк и въглероден диоксид. Поради неравномерното разпределение на ензима, около мехурчето възниква химически дисбаланс, който го кара да се движи напред.

Учените са създали две версии на тези "мехурчести" микророботи. В първата - към обвивката са добавили магнитни наночастици. Благодарение на това устройствата са могли да бъдат направлявани с външно магнитно поле, а движението им да се проследява с ултразвук. Във втората версия изследователите са стигнали още по-далече, като са направили системата автономна.

Известно е, че туморите и възпалените тъкани отделят повишено количество водороден пероксид. Учените са се възползвали от това, като са добавили ензима каталаза на повърхността на мехурчетата. Той реагира с водородния пероксид, създавайки химичен градиент, по който микророботите самостоятелно се придвижват към тумора. Този механизъм се нарича хемотаксис (насочено движение на клетки или микроорганизми в отговор на химични стимули).

Когато мехурчетата достигнат целта, върху тях се оказва въздействие с фокусиран ултразвук, което ги кара да се пукат и да освобождават лекарството. Този подход подобрява проникването на препарата в туморната тъкан.

В експерименти с мишки с рак на пикочния мехур подобно доставяне е довело до намаляване на масата на туморите с около 60 процента за 21 дни, което е значително по-ефективно, отколкото при въвеждането на същото лекарство без микророботи.

Авторите на изследването отбелязват, че простотата, биосъвместимостта и способността за самонасочване правят микророботите перспективна стъпка към клиничното им приложение в онкологията и други области на медицината.