Микророботы, меняющие форму, доставляют лекарства к раковым клеткам
Химиотерапия успешно лечит многие формы рака, но её побочные эффекты могут нанести ущерб остальному организму. Доставка лекарств непосредственно к раковым клеткам могла бы помочь уменьшить эти неприятные симптомы. В новом исследовании, опубликованном в ACS Nano, учёные создали микророботов в форме рыбок, которые управляются магнитами и направляются к раковым клеткам, где изменение pH заставляет их открыть «рот» и высвободить химиотерапевтический груз.
Ранее учёные уже создавали микророботов (размером менее 100 мкм), способных манипулировать крошечными объектами, но большинство из них не могут менять форму для выполнения сложных задач, например, высвобождения лекарств. Некоторые группы создавали 4D-печатные объекты (3D-печатные устройства, меняющие форму в ответ на определённые стимулы), но они обычно выполняют лишь простые действия, и их движением нельзя управлять дистанционно. С целью приблизиться к биомедицинскому применению таких устройств, Цзявэнь Ли, Ли Чжан, Дун У и их коллеги решили разработать микророботов, меняющих форму, которыми можно управлять с помощью магнитов для доставки препаратов в конкретные места. Поскольку опухоли существуют в кислой микроокружении, команда решила запрограммировать изменение формы микророботов в ответ на понижение pH.
Исследователи напечатали на 4D-принтере микророботов в форме краба, бабочки или рыбы, используя pH-чувствительный гидрогель. Регулируя плотность печати в определённых областях фигуры (например, на краях клешней краба или крыльях бабочки), команда закодировала в них способность менять форму в ответ на pH. Затем они сделали микророботов магнитными, поместив их в суспензию наночастиц оксида железа (Fe2O3).
В нескольких тестах исследователи продемонстрировали различные возможности микророботов. Например, у микроробота в форме рыбы был регулируемый «рот», который открывался и закрывался. Команда показала, что может направлять рыбку через моделируемые кровеносные сосуды, чтобы достичь раковых клеток в определённой области чашки Петри. Когда они понижали pH окружающего раствора, рыба открывала рот и высвобождала химиотерапевтический препарат, который убивал близлежащие клетки.
Хотя это исследование является многообещающим доказательством концепции, для навигации по реальным кровеносным сосудам микророботов нужно сделать ещё меньше, а также необходимо определить подходящий метод визуализации для отслеживания их перемещений в организме, отмечают исследователи.