Микроигла точно доставляет лекарство в раковую ткань

Микророботизированная игла, несущая лекарство, эффективно нацеливается и прочно прикрепляется к раковой ткани в лабораторных экспериментах без необходимости постоянного применения магнитного поля, что позволяет осуществлять более точную доставку препаратов. Подробности опубликованы исследователями из Центра исследований микророботов DGIST в Корее и их коллегами в журнале Advanced Healthcare Materials.

"Химиотерапевтические препараты вызывают широкий спектр побочных эффектов из-за их воздействия на здоровые и раковые ткани. Чтобы избежать этих нежелательных эффектов, ученые экспериментируют с микророботами различной формы, которые доставляют лекарства к конкретным тканям", — объясняет руководитель исследования, инженер-робототехник Хонгсу Чой из DGIST.

Обычно микророботам, доставляющим лекарства, требуется магнитное поле, чтобы направлять их к целевым тканям и удерживать на месте, иначе их легко смывает потоком жидкостей организма, например, кровотоком. Команда стремилась создать функционального микроробота, избегая непрактичного и длительного использования энергозатратного магнитного поля.

Им удалось это, создав микроробота в форме штопора с иглой на конце.

Микроиглу такой формы изготовили с помощью лазерной литографии. Микроробота затем покрыли слоями никеля и оксида титана, чтобы обеспечить возможность магнитного управления и биосовместимость с организмом человека. Лекарства можно загружать на пористую структуру в форме штопора и внутрь иглы.

Команда протестировала микророботов в крошечных камерах, заполненных жидкостью. Они успешно использовали магнитное поле, чтобы направить их для "пронзания" и прикрепления к ткани. После фиксации потребовалась скорость потока жидкости 480 миллиметров в секунду, чтобы вымыть иглу из ткани. Для сравнения, скорость потока в мелких артериолах составляет около 100 миллиметров в секунду.

Затем исследователи использовали вычислительный подход для более точного автоматического (вместо ручного) нацеливания на ткань с помощью магнитного поля. Автоматическое наведение и фиксация заняли всего 7 секунд, тогда как ручное управление магнитным полем заняло 55 секунд.

Наконец, они загрузили микроиглы противоопухолевым препаратом паклитаксел и протестировали их в микрофлюидной камере с клетками колоректального рака человека. Микророботы эффективно нацеливались и уничтожали раковые клетки.

В дальнейшем команда планирует усовершенствовать микроробота для более эффективной загрузки лекарств и оптимизировать систему магнитного поля для более точного управления. Перед использованием в качестве стратегии лечения потребуются дополнительные испытания на животных, а затем клинические исследования на людях.