Микро-субмарины для доставки лекарств внутри организма

Инженеры UNSW продемонстрировали, что микро-субмарины, приводимые в движение наномоторами, могут перемещаться по телу человека для целевой доставки лекарств к пораженным органам без необходимости внешнего воздействия.

В статье, опубликованной в Materials Today, инженеры объясняют, как они разработали микроскопические субмарины, которые используют биологические среды для регулирования своей плавучести, что позволяет им доставлять лекарства в определенные места организма.

Как это работает?

Эти микрочастицы уникальны тем, что реагируют на изменения pH биологических сред, самостоятельно регулируя свою плавучесть. Подобно тому, как подводные лодки используют кислород или воду для заполнения балластных цистерн, газовые пузырьки, выделяемые или удерживаемые микро-моторами в зависимости от pH условий в клетках человека, заставляют эти наночастицы двигаться вверх или вниз.

Большинство микро-моторов перемещаются в 2D-плоскости. В этой работе инженеры разработали механизм вертикального движения, объединив оба принципа для создания автономных микро-моторов, способных к 3D-перемещению.

Потенциальное применение

Доктор Кан Лян описывает возможный сценарий лечения рака желудочно-кишечного тракта:

1. Пациент принимает капсулу, содержащую миллионы микро-субмарин, каждая из которых несет миллионы молекул лекарства.
2. В желудочно-кишечной жидкости микро-субмарины высвобождаются.
3. В зависимости от положения пациента (вертикального или горизонтального) они перемещаются в верхнюю или нижнюю область.
4. Частицы, нагруженные лекарством, поглощаются клетками в месте опухоли.
5. Внутри клеток частицы разрушаются, высвобождая лекарство для целенаправленной борьбы с раком.

Технологическая основа

Микро-субмарины представляют собой системы микро-моторов на основе композитных металло-органических каркасов (MOF), содержащие биоактивный фермент каталазу (CAT) в качестве «двигателя» для генерации газовых пузырьков.

Исследование находится на стадии доказательства концепции. В команду входят инженеры из UNSW, Университета Квинсленда, Стэнфордского университета и Кембриджского университета. Планируется также изучить применение этих многонаправленных наномоторов за пределами медицины.