Ομάδα ερευνητών από το Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS) στη Στουτγάρδη εφηύρε ένα μικροσκοπικό ρομπότ το οποίο παραπέμπει σε λευκοκύτταρο που κινείται στο κυκλοφορικό σύστημα. Όπως αναφέρει το techxplore, το ρομπότ αυτό έχει το σχήμα, το μέγεθος και τις δυνατότητες κίνησης των λευκοκυττάρων, και θα μπορούσε ενδεχομένως να φέρει επανάσταση ως προς την περιορισμένα επεμβατική θεραπεία ασθενειών.
Προσομοιώνοντας ένα αιμοφόρο αγγείο σε εργαστηριακές συνθήκες, η ομάδα κατάφερε να κατευθύνει μαγνητικά το μικρό ρομπότ μέσα σε ένα δυναμικό και πυκνό περιβάλλον. Το σφαιροειδές όχημα χορήγησης φαρμάκων άντεξε στην προσομοίωση της ροής του αίματος, ωθώντας τις εξελίξεις στη στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων ένα βήμα παραπέρα, καθώς μέσα στο σώμα δεν υπάρχει καλύτερη οδός πρόσβασης σε όλους τους ιστούς και τα όργαμα από το κυκλοφορικό σύστημα, το οποίο φτάνει σε κάθε κύτταρο.
Το ερευνητικό πρόγραμμα δημοσιεύτηκε στο Science Robotics στις 20 Μαΐου με τίτλο «Multifunctional surface micro-rollers for targeted drug delivery in physiological blood flow».
Οι ερευνητές εμπνεύστηκαν από τα λευκοκύτταρα: Στις «περιπολίες» τους σε μέρη όπου έχουν εισβάλει παθογόνα, κινούνται στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων, βγαίνοντας έξω όταν φτάνουν σε προβληματικά σημεία. «Κλειδί» της κινητικότητάς τους είναι η σημαντικά μειωμένη ταχύτητα της ροής στα τοιχώματα του αγγείου.
Αξιοποιώντας το ίδιο φαινόμενο, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα μικρορομπότ που μπορεί να προωθείται ενεργά προς τα εμπρός και να πλοηγείται μέσα στα αιμοφόρα αγγεία υπό συνθήκες υψηλών ταχυτήτων ροής αίματος, χάρη στις μαγνητικές του ιδιότητες. «Όραμά μας ήταν να δημιουργήσουμε το επόμενης γενιάς όχημα για ελάχιστα επεμβατική, στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων, που μπορεί να φτάνει σε ιστούς ακόμα βαθύτερα μέσα στο σώμα, με ακόμα πιο δύσκολες διαδρομές πρόσβασης από ό,τι ήταν προηγούμενως δυνατόν» είπε ο Μετίν Σίτι, διευθυντής του Physical Intelligence Department στο MPI-IS και ένας εκ των ερευνητών. Οι συμβατικές θεραπείες πάσχουν από μη συγκεκριμένη διανομή φαρμάκων στο σώμα, πρόσθεσε, προκαλώντας ενδεχομένως ανεπιθύμητες παρενέργειες σε μη στοχευόμενα όργανα και ιστούς.
Το καθένα από αυτά τα micro-rollers έχει διάμετρο κάτω των 8 μικρομέτρων και αποτελείται από μικροσωματίδια γυαλιού. Μία πλευρά καλύπτεται από ένα λεπτό φύλλο νικελίου και χρυσού, η άλλη με μόρια αντικαρκινικών κυττάρων και συγκεκριμένα βιομόρια που μπορούν να αναγνωρίζουν καρκινά κύτταρα. «Χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία, τα μικρορομπότ μας μπορούν να κινούνται κόντρα στο ρεύμα μέσα σε ένα προσομοιούμενο αιμοφόρο αγγείο, κάτι που αποτελεί πρόκληση εξαιτίας της ισχυρής ροής του αίματος και του πυκνού κυτταρικού περιβάλλοντος. Κανένα από υπάρχοντα μικρορομπότ δεν μπορεί να αντέξει αυτό το ρεύμα. Επιπρόσθετα, τα ρομπότ μας μπορούν να αναγνωρίζουν αυτόνομα κύτταρα ενδιαφέροντος, όπως τα καρκινικά κύτταρα. Το κάνουν αυτό χάρη σε μια επικάλυψη συγκεκριμένων αντιστωμάτων στην επιφάνειά τους. Μετά μπορούν να απελευθερώνουν τα μόρια του φαρμάκου ενώ κινούνται» εξήγησε ο Γιουνούς Αλαπάν, μεταδιδακτορικός στο Physical Intelligence Department και άλλος ένας εκ των ερευνητών.
Υπό εργαστηριακές συνθήκες, το micro-roller μπορεί να πιάνει ταχύτητα μέχρι 600 μικρομέτρων το δευτερόλεπτο. Ωστόσο είναι ακόμα μακρύς ο δρόμος για να αρχίσουν δοκιμές στο ανθρώπινο σώμα.
