Микророботы показывают перспективу в лечении опухолей

Доставить лекарственный препарат непосредственно к патологическому очагу в внутри тела — давняя мечта врачей. Таким способом можно на порядок повысит эффективность использования лекарства, и свести к минимуму его побочные действия.

Особенно это актуально в сфере онкологии, где большинство препаратов обладают выраженными побочными эффектами, и стоило бы оградить здоровые органы и системы организма от их действия.

Однако, когда «мишень» для попадания лекарства находится внутри тела, направить лекарство на нее очень сложно.

Исследователи из Отдела инженерных и прикладных наук компании Caltech работают над совершенно новой формой лечения – микророботами.  Они смогут доставлять лекарства в определенные места внутри тела. Процесс такой доставки будет полностью контролируемым и управляемым.

О каких микророботах идет речь

Микророботы  —  совместный исследовательский проект Вана и Вэй Гао, доцентов медицинской инженерии в компании Caltech. Основное назначение  — лечение опухолей пищеварительного тракта.

Микророботы состоят из микроскопических сфер металлического магния, покрытых тонкими слоями золота и парилена, полимера, который противостоит пищеварению. Небольшой участок сферы остается непокрытым и выглядит как иллюминатор. В непокрытой полимером зоне магний реагирует с жидкостями в пищеварительном тракте, образуя маленькие пузырьки. Поток пузырьков действует как реактивная струя и продвигает сферу вперед, пока она не столкнется с близлежащей тканью.

Сами по себе магниевые сферические микроскопические роботы, способные двигаться в желудке и кишечнике, конечно интересны. Но в таком виде они не несут в себе никакой пользы. Чтобы превратить их в инновационное средство доставки лекарств, Ван и Гао внесли некоторые модификации.

Как микророботы смогут доставлять лекарства

Между париленовым и золотым слоями микросферы слоем создается слой лекарственного средства. Затем, чтобы защитить микророботов от агрессивной среды желудка, их оборачивают в микрокапсулы из парафинового воска. На этом этапе сферы уже способны нести лекарство. Но все еще остается вопрос по доставке их в нужное место.

Для этого Ванг и Гао используют фотоакустическую компьютерную томографию (ПАКТ). Эта методика разработана Вангом, и использует импульсы инфракрасного лазерного излучения. Инфракрасный лазер рассеивается через ткани и поглощается молекулами гемоглобина в эритроцитах, вызывая вибрацию молекул ультразвуком.

Эти ультразвуковые колебания улавливаются датчиками, прижатыми к коже. Данные, полученные с этих датчиков, используются для создания изображений внутренних структур тела.

Ранее Ван показал, что варианты PACT можно использовать для выявления опухолей молочной железы или даже отдельных раковых клеток.

Микророботы очень хорошо видны при использовании ПАКТ. Когда регистрируется накопление большого их количества в зоне опухоли, она облучается непрерывным инфракрасным лазером. Это вызывает локальный нагрев, в результате которого парафиновая капсула микророботов расплавляется и начинается реакция с пищеварительными жидкостями. Роботы начинают двигаться и прилипают к поверхности опухоли, высвобождая свою полезную нагрузку.

Микророботы станут революцией в доставке лекарства в очаг болезни

Роботы настолько малы, что их можно проглотить в обычной желатиновой капсуле или ввести в человеческие вены, чтобы доставлять лекарственные препараты непосредственно в пораженные участки тела.

Проект все еще находится на стадии исследования, но ученые уже провели испытания на животных в Швейцарском Федеральном институте технологий (ETHZ)

Испытания на животных моделях показывают, что микророботы работают именно так, как и задумано. Но Гао и Ван планируют продолжать исследования.

В дальнейшем предполагается разработка микророботов, которые могут работать в других частях тела и с различными типами движителей. Также необходимо будет и усовершенствовать систему управления. Используемое инфракрасное лазерное излучение с трудом проникает в более глубокие части тела, но существует возможность разработать систему, излучение которой сможет проникать глубже.

Метод адресной доставки препаратов к поврежденному болезнью органу станет прорывом в лечении не только онкологических, но и инфекционных заболеваний. Ударные дозы противомикробных препаратов можно будет доставлять в область флегмоны или абсцесса. Это даст возможность сократить использование антибиотиков, заменив их на антисептики.