Микроскопические роботы, плывущие к химическим сигналам, предлагают точную доставку лекарств
Инженеры из Университета Гавайев в Маноа совершили прорыв, приближающий создание микроскопических роботов, способных перемещаться по телу и доставлять лекарства точно к поврежденным тканям, избегая побочных эффектов.
Исследование, опубликованное в журнале Soft Matter, демонстрирует, как специально разработанные микроскопические роботы, известные как частицы Януса, могут обнаруживать и перемещаться к химическим сигналам, подобно бактериям, чувствующим пищу.
При размещении рядом с участком, выделяющим химическое вещество, частицы могут автоматически «плыть» к нему и сохранять стабильное положение зависания прямо над ним. Частицы, несущие лекарство, могли бы автоматически находить и зависать над инфицированной или поврежденной тканью, выделяющей специфические химические сигналы, доставляя препарат точно в нужное место.
Микроскопическая медицинская «служба доставки»
Команда исследователей, включая аспиранта кафедры машиностроения UH Маноа Вивиану Манкузо, доцента UH Маноа Уильяма Успала и Михаила Попеску из Университета Севильи в Испании, обнаружила, что форма частиц играет решающую роль в достижении стабильного процесса зависания.
Удлиненные частицы, имеющие форму микроскопических стержней, оказались более эффективными в поддержании своей позиции по сравнению со сферическими, которые со временем имели тенденцию уплывать.
«Это исследование приближает нас к созданию «умных» микроскопических устройств, которые могут доставлять лекарство именно туда, где оно нужно в организме, подобно крошечной и точной службе доставки на клеточном уровне», — сказала Манкузо.
«Вместо того чтобы заливать все тело лекарством, что может вызвать побочные эффекты, эти микроскопические роботы могли бы «плыть» прямо к проблемной зоне — будь то инфекция, опухоль или травма — и доставлять лечение именно в это место».
Промышленное применение
Помимо медицинских применений, эта технология может использоваться для обнаружения повреждений в материалах. Исследователи предполагают, что эти частицы могли бы идентифицировать очаги коррозии на металлических поверхностях или находить повреждения в материалах, которые выделяют определенные химические вещества при нарушении целостности.
Исследование также продемонстрировало, что эти частицы могут находить свои цели даже при высвобождении из случайных позиций и ориентаций, что говорит о применимости в реальных условиях.
Будущая работа будет сосредоточена на том, как эти частицы ведут себя в более сложных средах, включая жидкости, которые лучше имитируют биологические условия. Разработка представляет собой значительный шаг к созданию автономных микроскопических устройств, способных выполнять целевые задачи в медицинских и промышленных приложениях.