Водоросли против рака. Как научить микророботов лечить болезнь

6 месяцев ago Admin 0
Spread the love

Во-первых, микро/нанороботы должны иметь некую емкость, в который они могут переносить лекарство. Это может быть наночастица, микрокапсула или же химическая метка, закрепленная на устройстве. Роботу также нужен механизм, способный переносить его через кровоток или живую ткань. Необходима и навигация. Без управляемого движения и навигации — это не «бот», а пассивный носитель, идущий вместе с потоком кровообращения.

Для решения этой проблемы ученые разработали достаточно много роботов на основе наночастиц полимеров и металлов, которые потенциально можно использовать в живых организмах для биовизуализации, диагностики и транспортировки лекарственных средств по организму. В этих устройствах для движения маленьких устройств в организме использовались химические реакции, толкающие бота вперед, акустическое течение (левитация), подобие хвоста сперматозоидов (довольно эффективный биологический двигательный механизм, как отмечают ученые). Спиральное движение в принципе «очень эффективная форма движения» для крошечных организмов, которая позволяет им экономить энергию при наличии поперечных сил внутри жидкости.

Водоросли для борьбы с раком

Теперь команда исследователей из Китайского университета в Гонконге, Эдинбургского университета и Манчестерского университета придумала новый способ доставки лекарств — они превратили водоросль Спирулина платенсис (Spirulina platensis), активно используемую как кормовая добавка, в новый тип биосовместимых микророботов. Соответствующая научная статья опубликована в журнале Science Robotics.

[embedded content]

Под микроскопом эти водоросли выглядят как знакомые нам с детства разноцветные «шагающие» пружинки, только растянутые. Их внешний вид обусловлен тем, что водоросли перемещаются в воде с относительно постоянным движением подобно штопору. Теперь Spirulina platensis не только вдохновила дизайн микроботов, но и сама выступила как один из них с несколькими модификациями.

Исследователи покрыли волокна этой водоросли магнетитом и получили спиральные микрочастицы, способные передвигаться под действием магнитного поля даже в вязких жидкостях (в качестве самой вязкой среды использовалось арахисовое масло).

Для генерации поля ученые использовали экспериментальную трехосевую установку с катушками Гельмгольца. Интересно, что в ходе экспериментов для клеток соединительной ткани частицы оказались нетоксичны. При этом в культурах клеток рака шейки матки и печени инкубация с микрочастицами запустила в клетках программу их «самоубийства». Токсичными для раковых клеток, как считают специалисты, оказались биологически активные компоненты водоросли. Вероятно, речь идет пигменте фикоцианин, составляющем до 20% сухого веса водорослей.

Ключевым моментом, по мнению ученых, является «биосовместимость (микророботов) по доступной стоимости», то есть безвредность управляемых устройств для организма. Полная деградация таких устройств происходит в течение часов или дней, в зависимости от толщины магнитного покрытия. В будущем авторы работы намерены усовершенствовать «биогибридную» систему с тем, чтобы она могла использоваться для целевой доставки лекарств. 

Как отметил в беседе с Forbes основатель и генеральный директор UNIM Алексей Ремез, вопрос таргетирования химиотерапии крайне актуален.

«Возможность ударить не по всему организму, а лишь по тканям опухоли, приводит не только к повышению эффективности лечения онкологического заболевания, но и к уменьшению побочных эффектов, которые в онкологии являются крайне существенными. До сих пор, в качестве таргетного элемента использовались в основном антитела, на которые «закреплялась» либо молекула яда (как в случае с фармпрепаратами), либо изотоп (радиофармпрепараты в таргетной лучевой терапии). Использование «водорослей» в качестве средства доставки или уничтожения специфичной ткани может быть перспективно», — отметил эксперт.

Поделись!
  • Yum