Лекарства в организм без хирургического вмешательства могут доставлять микроподлодки

Научно-фантастический жанр где герои путешествовали внутри тела человека вскоре станет реальностью. Инженеры в Университете Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии разработали микроподводные лодки, работающие на нано-моторах, которые могут перемещаться по телу человека, чтобы доставлять лекарства в больные его части без хирургического вмешательства.

Новая технология

«Мы уже знаем, что микродвигатели используют разные внешние движущие силы - такие как свет, тепло или магнитное поле - для активной навигации в определенном месте», - говорит доктор Кан Лян из Школы биомедицинской инженерии.

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

Для любого, кто хочет сделать карту, у тела есть несколько точек соприкосновения, которые могут выступать в качестве направляющих. Для команды Ляна это означало анализ уровня pH в организме.

В конце концов, человеческие тела в основном сделаны из воды, и организм расходует значительное количество энергии, поддерживая эти уровни pH в пределах здорового диапазона. Микромашины самостоятельно будут регулировать уровень pH, чтобы поддерживать плавучесть при движении по телу.

Особенности

«Большинство микромоторов движутся в двух направлениях», - говорит Лян. «Но в этой работе мы разработали механизм вертикального подъёма. Мы объединили эти две концепции, чтобы придумать дизайн автономных микродвигателей, которые движутся в 3D-режиме. Это позволит в конечном итоге использовать их как интеллектуальные средства доставки лекарств». В 1966 году в «Фантастическом путешествии» команда подводных лодок входит в человеческое тело, чтобы удалить сгусток крови.

Тем временем роботы Ляна движутся в контролируемых группках. В будущем, которое представит команда Ляна из UNSW, таблетка может потенциально содержать миллионы микромашин. Каждая из этих машин, в свою очередь, будет содержать миллионы молекул лекарств. Вместе они объединятся для эффективного лечения. «Попадая в желудочно-кишечную жидкость, микроподводные лодки с лекарством распространяются по организму», - говорит Лян.

«Внутри жидкости они могут перемещаться в верхнюю или нижнюю область в зависимости от положения пациента. Частицы, нагруженные лекарственным средством, могут быть усвоены клетками в местах рака. Попадая внутрь клеток, они будут разлагаться, что приведет к высвобождению лекарств для борьбы с раком очень целенаправленным и эффективным способом». Эти микромашины все еще находятся на стадии тестирования.

Но физически они были бы металлоорганическими структурами с микромоторными системами, содержащими биоактивный фермент, известный как каталаза. Обычно каталаза является одним из наиболее эффективных ферментов в организме человека, способных разлагать миллионы молекул перекиси водорода каждую секунду. Внутри микроподводных лодок каталаза будет действовать как своего рода двигатель для образования газовых пузырьков.

«Мы планируем применить эту новую находку к другим типам наночастиц, чтобы доказать универсальность этого метода», - говорит Лян. Крошечные роботы , движущиеся по телам, которые мы видим в книгах, все еще далеки от реальности, но, как и с космическими путешествиями, кажется, что они все ближе.