Inżynierowie z University of California w San Diego opracowali mikroroboty napędzane ultradźwiękami, które przepływając przez krew, usuwają szkodliwe bakterie wraz z produkowanymi przez nie toksynami. Pewnego dnia technologia ta może zaoferować bezpieczny i skuteczny sposób na detoksyfikację i dekontaminację płynów biologicznych.
Zbudowane mikroroboty składają się ze złotych mikrodrutów powleczonych hybrydową membraną płytek krwi i błon krwinek czerwonych. Tak wiem, brzmi to kosmicznie, ale jeśli nie wierzysz, sprawdź źródło informacji ;-). Hybrydowa powłoka składa się z błon komórkowych i umożliwia mikrorobotom jednoczesne wykonywanie dwóch różnych zadań. Płytki krwi, wiążą patogeny, takie jak bakterie MRSA a krwinki czerwone absorbują i neutralizują toksyny wytwarzane przez te bakterie. Złota bryła nanorobotów reaguje na ultradźwięki, dając możliwość szybkiego przemieszczania się bez użycia paliwa chemicznego.
Praca została opublikowana 30 maja w Science Robotics i łączy technologie dwóch różnych zespołów. Zespół profesora Wanga opracował mikroroboty zasilane przez ultradźwięki, a zespół profesora Zhang opracował technologię powlekania nanocząstek naturalnymi błonami komórek.
„Poprzez integrację naturalnych powłok komórkowych z syntetycznymi mikromaszynami, możemy nadać im nowe możliwości, jak na przykład usuwanie patogenów i toksyn z ciała”, powiedział Wang. „Jest to platforma proof-of-concept dla różnorodnych zastosowań terapeutycznych i biodetoksykacyjnych.”
„Chodziło nam o to, aby stworzyć wielofunkcyjne mikroroboty, które mogą wykonywać wiele różnych zadań jednocześnie” – powiedziała autorka, Berta Esteban-Fernández de Ávila, stypendystka podyplomowa w grupie badawczej Wanga w UC w San Diego. „Połączenie płytek krwi z błonami czerwonych krwinek działa synergicznie. Płytki krwi celują w bakterie, podczas gdy czerwone krwinki od razu neutralizują wytwarzane nie toksyny.”
Zdjęcie
Powłoka chroni również mikroroboty przed procesem znanym jako biofouling – gdy białka gromadzą się na powierzchni ciał obcych i uniemożliwiają ich normalne funkcjonowanie.
Naukowcy stworzyli hybrydową powłokę, najpierw oddzielając całe błony od płytek krwi i czerwonych krwinek. Następnie zastosowali fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości, aby połączyć membrany ze sobą. Ponieważ membrany zostały pobrane z żywych komórek, zawierają one wszystkie pierwotne funkcje białek na powierzchni komórki. Ostatecznie, naukowcy pokryli hybrydową membraną mikroroboty za pomocą specyficznych metod „chemii powierzchni”.
Mikroroboty są około 25 razy mniejsze od szerokości ludzkiego włosa. Mogą one podróżować z prędkością 35 mikrometrów na sekundę we krwi i zasilane są za pomocą ultradźwięków. W czasie testów naukowcy wykorzystali już je do leczenia próbek krwi zakażonych MRSA i ich toksyn. Po pięciu minutach próbki te miały trzy razy mniej bakterii i toksyn niż na początku.
Naukowcy twierdzą, że ostatecznym celem nie jest użycie mikrorobotów do leczenia infekcji MRSA, ale bardziej jako ogólna detoksykacja płynów biologicznych. Przyszłe prace obejmą testy na żywych zwierzętach. Zespół pracuje również nad wytwarzaniem mikrorobotów z materiałów biodegradowalnych zamiast ze złota.