Мікророботів випробували як доставників ліків до нервової системи

Американські вчені розробили систему мікророботів, призначену для доставлення ліків до нервової системи. Перші досліди, зокрема на спинному та головному мозку тварин, показали, що мікророботи можуть успішно рухатися в умовах, що імітують середовище нервової системи: проти течії та вгору по похилій поверхні. Результати опубліковані в журналі Frontiers in Robotics and AI.

Навіщо ці роботи?

Переважно хвороби лікуються препаратами з системною дією. Тобто це таблетки чи ін'єкції, які працюють не конкретно в органі, функціональність якого порушена, а впливають на весь організм. Через це завжди існує ризик, що лікарські препарати спричинять небажані побічні явища з боку інших органів та їх систем. Ось чому зараз активно розробляються способи приціленого, таргетного лікування, тобто такого, що діє лише в «хворому» місці. Особливий потенціал вбачають у використанні крихітних, іноді мікроскопічних роботів, навантажених потрібними ліками. Їх можна ввести в організм за допомогою ін'єкції, а з місця введення направити, наприклад, безпечним магнітним полем, до враженого органу або тканин, де мікророботи вивільнять препарати. Так ліки діятимуть лише місцево, що дасть змогу зменшити їх дозування та ризики побічних явищ. Група вчених зі Сполучених Штатів зайнялася розробленням мікророботів, які можуть доставляти ліки безпосередньо до потрібного місця нервової системи.

Що у них зрештою вийшло?

Вчені розробили систему мікророботів MANiACs (акронім від magnetically aligned nanorods in alginate capsules, що переводиться як магнітно вирівняні нанострижні в альгінатних капсулах). Самі мікророботи, що менші за пів міліметра, складаються із сукупності магнітно вирівняних нікелевих нанострижнів, яких обгорнули в капсули з подібного до желатину драглистого альгінату.

Впливаючи на такі мікророботи обертальним магнітним полем, їх можна змусити котитися по поверхні в потрібному напрямку. А ідея вчених полягає у тому, щоб ввести навантажені ліками MANiACs у спинний мозок пацієнта, а звідти за допомогою магнітів ззовні тіла направити їх до місця, де необхідно вивільнити препарати.

Наскільки задум реально здійснити?

Вчені провели попередні досліди, у яких мікророботам доводилося долати перешкоди, з якими вони можуть стикнутися в нервовій системі живого організму: сильно похилими поверхнями та током рідини, яка імітує потік спинномозкової. Перше випробування вчених на лабораторному устаткуванні показало, що керовані магнітами мікророботи можуть рухатися вверх схилами, кути яких складають від 5 до 45 градусів, а також проти течії.

Наступні тестування провели вже на мозковій тканині пацюків та спинному мозку мишей, куди ввели мікророботів, навантажених зеленкою, яка представляла у дослідах лікарський засіб. Магнітне поле дозволило успішно маніпулювати роботами в обох випадках, зокрема вказувати їм, коли рухатися та на скільки зупинятися, що дало змогу зафарбовувати тканини зеленкою бажаною мірою (у реальних умовах це означало би, що керуючи тривалістю зупинок та накопиченням мікророботів у певних регіонах, можна керувати дозою препарату, що вивільнять роботи). Отже, перші дослідження MANiACs успішні, але вченим потрібно провести ще багато випробувань, перш ніж могти перейти до дослідів на людях.