Учёные предложили простой и эффективный способ производства медицинских микророботов

Потенциал микророботов в области медицины не вызывает сомнений. Эти миниатюрные устройства способны находить болезни, точно доставлять медикаменты и взаимодействовать с внутренними тканями организма. Тем не менее, их внедрению мешали сложные конструкции, высокая стоимость и трудоемкость производства. Однако команда исследователей из Калифорнийского технологического института сделала важный шаг в этой сфере, упростив концепцию микророботов. Ученые предложили отказаться от трудоемких 3D-печатных конструкций и использовать простейшие микропузырьки в качестве «роботов». Ранее эта группа создавала микророботов с оболочкой из гидрогеля, внутри которых находились газовые пузырьки. Эти конструкции направлялись на опухоли при помощи магнитных полей и ультразвука, но процесс их производства требовал специального оборудования и чистых помещений. Теперь же ученые применили более простой метод: с помощью ультразвука воздействовали на раствор белка альбумина, создавая тысячи микропузырьков. Эти пузырьки безопасны для организма и могут легко разрушаться при необходимости. Их белковая оболочка позволяет присоединять различные молекулы, включая противораковые препараты и элементы управления. Для движения пузырьков ученые нанесли на их поверхность фермент уреазу, который расщепляет мочевину, производя углекислый газ и аммиак. Это приводит к химическому дисбалансу и заставляет пузырьки двигаться. Команда разработала две версии своих «пузырьковых ботов». В одной из них добавлены магнитные наночастицы, что позволяет направлять микроботов с помощью внешнего магнитного поля, отслеживая их местоположение при помощи ультразвука. Во второй версии разработка стала автономной. Опухоли и воспалительные ткани выбрасывают одно из веществ – перекись водорода. Исследователи покрыли пузырьки ферментом каталаза, который реагирует на перекись и создает химический градиент, подталкивающий микроботов к целевым участкам. Достигнув цели, пузырьки подвергаются воздействию сфокусированного ультразвука, вызывая их разрушение и выделение лекарственного средства, что способствует лучшему проникновению препарата в опухоль. В экспериментах с мышами, страдающими от рака мочевого пузыря, такой подход позволил сократить массу опухолей приблизительно на 60% за 21 день — это гораздо более эффективный результат, чем при традиционном введении лекарства без микроботов. Исследователи отметили, что простота, совместимость с организмом и способность к самостоятельному наведению делают эти «пузырьковые роботы» перспективными для клинического использования в онкологии и других медицинских областях.