Дробовиком по опухоли
Учёные из Калифорнийского Технологического университета трудятся над микророботами, которые могут доставлять лекарства в определенные места внутри тела.
Такие микророботы предназначены для лечения опухолей пищеварительного тракта. Они состоят из микроскопических магниевых сфер, покрытых тонкими слоями золота и парилена – полимера, устойчивого к кислой среде желудка. Часть сферы непокрыта и выглядит как своеобразный иллюминатор. Она реагирует с жидкостями в кишечнике, образуя поток маленьких пузырьков, продвигающих сферу вперед, пока она не столкнется с близлежащей тканью. Лекарственное средство помещают между отдельной микросферой и ее париленовым слоем. Затем, чтобы защитить микророботов от агрессивной среды желудка, их оборачивают в микрокапсулы из парафинового воска. На этом этапе сферы могут переносить лекарства, но всё ещё не способны доставлять их в нужное место.
Для решения этой проблемы применяют фотоакустическую компьютерную томографию, методику, в которой используются импульсы инфракрасного лазерного излучения. Инфракрасный лазерный свет рассеивается через ткани и поглощается молекулами гемоглобина, переносящими кислород, в эритроцитах, вызывая вибрацию молекул в ультразвуковом диапазоне. Эти ультразвуковые колебания улавливаются датчиками, прижатыми к коже. Показатели этих датчиков затем используются для создания снимков внутренних структур тела.
Томографию можно использовать для выявления опухолей и даже отдельных раковых клеток. Применяя этот метод вкупе с микророботами, врачи смогут обнаружить опухоли в пищеварительном тракте, а также отследить расположение микророботов, ведь их хорошо видно на томографических снимках. Как только микророботы попадают в опухоль, их активируют с помощью инфракрасного лазера. Поскольку микророботы активно поглощают инфракрасный свет, они нагреваются и плавят восковую капсулу, подвергая себя воздействию пищеварительного сока. При этом активируются пузырьковые струи, и микророботы начинают перемещаться бессистемно, как надутые воздушные шарики с освобожденным «хвотиком», но оставаясь в заданном районе, и расстреливают опухоль, как из дробовика.
Компьютерную анимацию работы «дробовика» можно посмотреть здесь.
При попадании в слизистую оболочку пищеварительного тракта они закрепляются в ней и могут оставаться там в течение длительного времени.
Испытания на животных показали, что микророботы работают как задумано. Учёные планируют продолжить исследования и оценить терапевтический эффект этого метода. Также учёные хотели бы разработать микророботов, способных работать в других частях тела. Проблема состоит в том, что инфракрасное лазерное излучение с трудом проникает вглубь тела.
Статья Wu et. al A microrobotic system guided by photoacoustic computed tomography for targeted navigation in intestines in vivo опубликована в журнале Science Robotics.
Елена Панасюк, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Caltech: Microrobots Activated by Laser Pulses Show Promise For Treating Tumors.