Τον δρόμο για μικροσκοπικές συσκευές που θα κινούνται σε επιφάνειες κυττάρων με στόχο την εξέτασή τους ή/ και την χορήγηση φαρμακευτικών ουσιών άνευ εξωτερικής καθοδήγησης, ανοίγει δουλειά ερευνητών του ΜΙΤ.
Η φύση από μόνη της έχει αναπτύξει μία ευρεία γκάμα μεθόδων για καθοδήγηση κυττάρων, ενζύμων και μορίων σε συγκεκριμένες δομές εντός του σώματος. Τα λευκά αιμοσφαίρια μπορούν να βρίσκουν τον δρόμο τους στο σημείο μιας μόλυνσης, ενώ κύτταρα που έχουν να κάνουν με την επούλωση πληγών κατευθύνονται στα σημεία τραυματισμών. Ωστόσο, η καθοδήγηση τεχνητών υλικών μέσα στο σώμα έχει αποδειχθεί δύσκολη υπόθεση.
Ομάδα ερευνητών του ΜΙΤ υπό τον Αλφρέντο Αλεξάντερ- Κατζ (Walter Henry Gale Associate Professor of Materials Science and Engineering) επέδειξε έναν νέο μηχανισμό εντοπισμού στόχου. Το συγκεκριμένο σύστημα επιτρέπει σε μικροσκοπικές συσκευές να βρίσκουν αυτόνομα τον δρόμο τους σε τμήματα της επιφάνειας ενός κυττάρου, για παράδειγμα, απλά και μόνο εντοπίζοντας αυξήσεις στην τριβή σε σημεία όπου είναι συγκεντρωμένα περισσότερα αισθητήρια.
Η έρευνα περιγράφεται σε paper στο Physical Review Letters, το οποίο έχει συνταχθεί από τον Αλεξάντερ-Κατζ, τον τελειόφοιτο Τζόσουα Στάιμελ και τον μεταδιδακτορικό Χουάν Αραγκόνες. «Η ιδέα ήταν να διαπιστώσουμε εάν θα μπορούσαμε να δημιουργήσουμε ένα συνθετικό, ενεργό σύστημα που θα μπορούσε να ʽαντιληφθείʼ κλίσεις σε βιολογικούς αισθητήρες» σημειώνει ο Αλεξάντερ-Κατζ. «Αυτή τη στιγμή δεν ξέρουμε κάτι που να μπορεί να το κάνει αυτό».
Τα κύτταρα έχουν έναν τρόπο να εντοπίζουν σημεία που διαθέτουν εξειδικευμένα είδη χημικής υπογραφής- μία διαδικασία ονόματι χημειοταξία. Πρόκειται για τη μέθοδο που χρησιμοποιείται από λευκά αιμοσφαίρια, για παράδειγμα, προκειμένου να εντοπίζονται περιοχές όπου παθογόνα επιτίθενται σε κύτταρα του σώματος. «Το σύστημά μας είναι πολύ απλό» εξηγεί ο Αλεξάντερ- Κατζ- παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο τα βακτήρια εντοπίζουν θρεπτικές ουσίες που χρειάζονται. Το σύστημα, χωρίς καθοδήγηση, λαμβάνει δείγματα από περιοχές σε μια επιφάνεια και «μεταναστεύει» προς αυτές όπου η τριβή είναι μεγαλύτερη, δηλαδή τις περιοχές όπου είναι συγκεντρωμένα τα πιο πολλά αισθητήρια όργανα.
Το σύστημα χρησιμοποιεί ένα ζεύγος συνδεδεμένων σωματιδίων με μαγνητικές ιδιότητες. Παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου, το ζεύγος αρχίζει να «κατρακυλά» πάνω σε μια επιφάνεια, με τα σωματίδια να κάνουν επαφή εναλλάξ- πρακτικά «περπατώντας» πάνω στην επιφάνεια. Μέχρι τώρα η έρευνα έχει διεξαχθεί πάνω σε μοντέλα επιφανειών κυττάρων, ωστόσο θεωρείται ότι ο ίδιος «μηχανισμός» θα λειτουργήσει αντίστοιχα και σε ζωντανά κύτταρα.
Όσον αφορά στις πιθανές εφαρμογές, η μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη ενός τρόπου εντοπισμού καρκινικών κυττάρων μέσω της ταυτοποίησης της υφής της επιφάνειάς τους, σε συνδυασμό με άλλα χαρακτηριστικά. Τέτοιοι μικροσκοπικοί εξερευνητές/ «περιπατητές», κατά τον Αλεξάντερ-Κατζ, θα μπορούσαν να απελευθερωθούν στο σώμα για τον εντοπισμό σημείων ενδιαφέροντος, απλά και μόνο με κριτήριο τις διαφορές στην τριβή. Τα σωματίδια επίσης θα μπορούν να φέρουν ενεργά σωματίδια, τα οποία θα αλληλεπιδρούν με τα επίμαχα σημεία.
