Крошечные роботы, замаскированные для борьбы с бактериями в крови. Миниатюрные роботы, скрытые тромбоцитами и эритроцитами, могут избавиться от бактериальных инфекций в крови, сообщает Интернет газета Android-Robot.com.
Ученые придумали всевозможные способы продвигать крошечных роботов глубоко в человеческое тело для выполнения таких задач, как доставка лекарств и взятие биопсии. Теперь есть наноробот, который может убирать инфекции в крови.
Под управлением ультразвука крошечные роботы, сделанные из золотых нанопроволок с биологическим покрытием, носятся по крови, прикрепляются к бактериям и нейтрализуют токсины, вырабатываемые бактериями. Это все равно что вводить миллионы миниатюрных приманок в кровь, чтобы отвлечь инфекцию от атаки настоящих человеческих клеток.
Изобретение, разработанное в лабораториях Джозефа Ванга и Лянфанга Чжана в Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD), было описано сегодня в журнале Science Robotics . Ученые надеются, что роботизированная система детоксикации может стать альтернативой множеству антибиотиков широкого спектра действия, которые в настоящее время используются для лечения опасных для жизни инфекций, — тем, которые могут работать за считанные минуты, сообщает Интернет газета Android-Robot.com.
До сих пор они демонстрировали систему проверки концепции в лаборатории с использованием пробирок с кровью. «Затем они надеются расширить и усовершенствовать процесс настолько, чтобы протестировать его на мышах», — говорит Берта Эстебан-Фернандес де Авила, постдок из лаборатории Вана, руководившая исследованием.
Убийцы бактерий пополняют растущий список крошечных роботов, способных глубоко проникнуть в человеческое тело. Многие из них были созданы с расчетом на доставку лекарств и двигаются творчески. Есть мягкий заводной биобот, отбойный молоток, наноракета, приводимая в действие кислотой желудка, наночастицы , управляемые магнитным полем , и даже роботы, приводимые в движение сперматозоидами быков и морских существ .
Последний бот UCSD может найти применение и в доставке лекарств. Но на данный момент команда сосредоточена на борьбе с грамположительными бактериальными инфекциями. В этом типе инфекции есть два элемента, с которыми нужно бороться: сами бактерии и токсины, вырабатываемые бактериями.
Токсины пробивают дыры в красных кровяных тельцах, а бактерии прикрепляются к тромбоцитам в крови. Оба действия в конечном итоге разрушают их цели, что приводит к серьезным инфекциям у людей. Чтобы бороться с обеими этими силами, команда UCSD замаскировала нанопроволоки именно в том, что ищут патогены: тромбоциты и эритроциты. Сплавленное покрытие, образованное из клеточных мембран этих двух компонентов крови, маскирует нанороботов, делая их похожими на настоящие и наделяя их биологическими функциями.
Когда они выпускают скрытых биоботов в кровь, бактерии прикрепляются к тому, что кажется тромбоцитом, только для того, чтобы оказаться в плену на нанопроволоке. Токсины взаимодействуют с тем, что кажется эритроцитом, и в процессе нейтрализуются. Бонус: маскировка достаточно хороша, чтобы собственные защитные системы организма также могли не заметить захватчиков нанопроволоки.
Эстебан-Фернандес де Авила и ее коллеги использовали ультразвуковые волны для управления движением нанопроволок, которые преобразуют акустическую энергию в движение. С помощью этой системы команда смогла увеличить количество столкновений между нанопроводами и их патогенными целями, ускоряя процесс детоксикации.
Направляющие столкновения с ультразвуком является «не то же самое, как положить статические нанопроводов в растворе и просто ждет,» говорит Эстебан-Fern á Фернандес де Á вила. «Когда мы применяем акустическое поле, движение нанопроволок вызывает очень быстрое взаимодействие с патогеном».
Команда протестировала нанороботов на устойчивом к метициллину Staphylococcus aureus , или MRSA, одной из самых тяжелых инфекций. Образцы, обработанные с помощью роботов с акустическим приводом, вызывают разрушение эритроцитов в 2,4 раза меньше и связывание бактерий в 3,5 раза по сравнению со статическими нанороботами.
Нанороботы не собираются в ближайшее время заменять антибиотики, но команда UCSD работает над этим. Следующие шаги включают в себя расширение акустического дизайна, улучшение тяги в сложных биологических жидкостях, оценку других типов движущих механизмов и тестирование лечения на мышах. После этого они хотели бы загрузить на мембраны большое количество лекарств, чтобы увидеть, насколько хорошо он может выполнять целевую доставку лекарств.
