Ученые из Калифорнийского технологического института разработали миниатюрных роботов, которые точечно доставляют лекарственные препараты внутри организма.
Исследователи разработали биосовместимые микророботы, которые могут перемещаться внутри организма и доставлять терапевтические препараты непосредственно к очагу заболевания. Сферические гидрогелевые структуры диаметром около 30 мкн уменьшили размер опухолей мочевого пузыря в экспериментах на мышах.
Ученые использовали метод двухфотонной полимеризационной литографии — технологии, которая использует чрезвычайно быстрые импульсы инфракрасного лазерного света для выборочного сшивания светочувствительных полимеров в соответствии с определенным рисунком. Эта технология создает структуру слой за слоем, как при 3D-печати, но с гораздо большей точностью.
Инженеры спроектировали внешнюю часть микроструктуры гидрофильной, притягивающейся к воде — это гарантирует, что отдельные роботы не будут слипаться при движении по телу. Однако внутренняя поверхность микроробота не может быть гидрофильной, поскольку ей необходимо удерживать пузырьки воздуха, а пузырьки легко разрушаются или растворяются.
Чтобы сконструировать гибридных микророботов, ученые разработали двухэтапную технологию. Сначала они присоединили длинноцепочечные молекулы углерода к гидрогелю, сделав всю структуру гидрофильной. Затем с помощью травления кислородной плазмой, исследователи удалили некоторые из длинноцепочечных углеродных структур, оставив внешнюю часть гидрофильной, а внутреннюю — гидрофобной.
На финальном этапе ученые включили магнитные наночастицы и терапевтический препарат во внешнюю структуру сфер. Магнитные наночастицы позволяют направлять роботов в нужное место с помощью внешнего магнитного поля. Когда роботы достигают цели, они остаются в этом месте, а препарат пассивно диффундирует.
Микророботы для доставки лекарственных препаратов
В экспериментах на мышах с опухолями мочевого пузыря микророботы продемонстрировали высокую эффективность. Четырехкратная доставка терапевтических средств в течение 21 дня показала значительное уменьшение опухолей по сравнению с традиционным введением препаратов.
Ученые планируют тестирование микророботов для доставки различных лекарственных средств при разных заболеваниях с последующими клиническими испытаниями на людях.
