Исследователи из Пенсильванского университета (США) и Швейцарской высшей технической школы Цюриха (Швейцария) разработали искусственные микротрубочки, которые позволяют доставлять лекарства прямо к опухоли даже через самые узкие сосуды. Эти микротрубочки направляют движение микророботов. Работа опубликована в журнале Nature Machine Intelligence.
Ученые рассматривали возможность применения микророботов для доставки лекарств к опухолям или определенным тканям. Такие устройства могли свободно передвигаться в крови. Однако в организме человека встречаются вязкие, сложные среды или узкие каналы, через которые микророботам тяжело передвигаться. Кроме того, часто за то время, что микророботы достигают своей цели, частицы, которые они переносят, рассеиваются и рассредоточиваются. Это нежелательно, так как может вести к побочным эффектам. Для доставки лекарств также используют катетеры и микроиглы, но при их миниатюризации становится тяжело закачивать терапевтические средства в организм.
Теперь американские ученые разработали систему, вдохновившись микротрубочками. Это белковые структуры, которые входят в состав цитоскелета клеток. По микротрубочкам перемещаются различные везикулы в разные участки клетки. Искусственные микротрубочки, синтезированные исследователями, представляют собой тонкие волокна. Они изготовлены из сшитого полимера, что придает им эластичность. На волокна нанесены пластинки из никеля, расположенные на определенном расстоянии друг от друга. Ширина этих микротрубочек составляет всего 80 микрон, поэтому они свободно могут пройти даже в самые узкие сосуды. Для работы микротрубочек необходимо действие внешнего магнитного поля. При нем пластинки из никеля проявляют магнитные свойства, что позволяет микророботам двигаться. Чтобы обеспечить их движение, ученые использовали вращающееся магнитное поле, причем чем выше скорость вращения, тем быстрее двигаются микророботы.
В экспериментах по использованию микротрубочек ученые показали, что микророботы и частицы могут продвигаться даже через сильные течения в сосудах. Причем при таком методе доставка лекарств происходит на порядок быстрее. Кроме того, ученые обнаружили, что при продвижении микрочастиц по никелевым пластинкам они образуют кластеры, которые выталкивают друг друга вперед. Исследователи предположили, что, возможно, подобный процесс происходит и в природе, в настоящих микротрубочках в клетках.
Для применения искусственных микротрубочек в биомедицине ученые планируют использовать вместо никеля, который может быть токсичным, другие магнитные материалы. Например, подходящим кандидатом был бы оксид железа, применение которого в биомедицинских целях уже одобрено в США. Также ученые рассматривают различные пути приложения таких микротрубочек. Очевидными кажутся доставка лекарств и удаление тромбов. Однако есть еще один вариант: такие волокна могут оплетать поверхность механических устройств, например протезов или имплантов. Если на микротрубочках будет нанесено антибактериальное средство, то они смогут препятствовать образованию опасных бактериальных пленок на устройствах.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
