Микроботы обладают огромным потенциалом для медицины будущего. Миниатюрные устройства способны перемещаться внутри человеческого тела, выполняя важные лечебные задачи. Тем не менее создание надежных, экономичных и безопасных решений сталкивается с серьезными трудностями. Команда под руководством Калифорнийского технологического института добилась значительного прогресса в разработке инновационных методов производства и функционирования подобных микроботов, пишет Phys.org.
Эксперты представили группу простейших микрокапсул, способных эффективно перемещаться внутри организма и уничтожать раковые клетки. Ранее ученые работали со сложными микроустройствами с использованием специализированных методов печати и защитных покрытий из гидрогеля. Новый подход кардинально отличается: вместо сложной конструкции используется обычный белок (бычий сывороточный альбумин), из которого создаются сотни тысяч маленьких пузырьков размером в десятки микрон.
Белковая оболочка каждого пузырька обладает многочисленными реакционно-способными группами аминокислот. Они позволяют модифицировать устройство различными функциональными компонентами. Таким образом, специалисты разработали две разновидности роботов, каждая из которых оснащена разными механизмами движения и взаимодействия с окружающей средой.
Первая версия микроботов снабжается ферментом уреазой, расщепляющим мочевину, широко распространенную в организме млекопитающих. Образующиеся при реакции газообразные продукты создают разницу в давлении внутри и снаружи пузырька, заставляя его двигаться вперед подобно реактивному ракетному двигателю. Чтобы повысить точность позиционирования первого варианта устройства, ученые добавили к его поверхности специальные магнитные наночастицы. Это позволило контролировать перемещение пузырьков с помощью внешнего магнита и осуществлять точное наведение при помощи ультразвукового сканирования.
Вторая версия еще интереснее: разработчики оснастили ее дополнительным ферментом — каталазой. Этот фермент вступает в реакцию с перекисью водорода, выделяя кислород и обеспечивая дополнительное направление движения к местам воспаления или опухолям, поскольку там концентрация перекиси повышена. При достижении цели специальный фокусированный ультразвуковой импульс быстро разрушает пузырь, освобождая лекарственные средства прямо внутри опухоли. Это обеспечивает глубокое проникновение лекарства, в отличие от прежних подходов, когда активные вещества высвобождались медленно.
Испытания на животных моделях показали значительное уменьшение размеров опухолей мочевого пузыря — на целых 60% в течение трех недель после начала лечения. Авторы технологии подчеркивают универсальность предложенной методики: созданные роботы просты в изготовлении, биологически совместимы, удобны в управлении и обладают всеми необходимыми функциями для успешного внедрения в медицинскую практику.
Тем временем DEWALT представил уникального робота-бурильщика. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.