Синтетические и живые микропропеллеры улучшают конвекционный транспорт наночастиц
Наночастицы (NPs) — перспективная платформа для доставки лекарств при лечении рака, сердечно-сосудистых и воспалительных заболеваний. Однако их эффективность ограничена физиологическими барьерами, в частности, трудностью точного транспорта к целевой ткани. Команда под руководством С. Шюрле разработала две стратегии с использованием микророботов для решения этой проблемы.
Подходы и методы
Исследователи использовали вращающиеся магнитные поля (RMFs) для создания локальной конвекции жидкости, преодолевая ограничения диффузионного транспорта NPs. Были применены две системы:
- Синтетический микроробот — искусственная бактериальная жгутиковая система (ABF).
- Рои магнитотактических бактерий (MTB) — Magnetospirillum magneticum (штамм AMB-1), образующие «живую феррожидкость».
Эксперименты проводились в микрофлюидной модели экстравазации (выхода из сосуда) и проникновения в ткань, имитируемой коллагеновой матрицей.
Результаты
- ABF: Созданный с помощью 3D-литографии, этот микроробот, управляемый RMFs, генерировал конвекционные потоки. Это усиливало транспорт флуоресцентных NPs (200 нм) из нижнего слоя микроканала в верхний и их проникновение в коллагеновую матрицу.
- Рои MTB: При высокой концентрации бактерий и воздействии RMFs рои также создавали конвекцию, способную проникать в коллаген. Магнитосомы бактерий не агрегировали под действием поля благодаря клеточной мембране.
Значение и перспективы
Оба подхода позволяют дистанционно управлять конвекционным транспортом NPs в заданную область.
- ABF можно интегрировать в стенты для локального усиления доставки лекарств.
- MTB, благодаря естественной способности к нацеливанию на опухоли, перспективны для транспорта NPs в межклеточное пространство опухолевого микроокружения.
Работа открывает путь к созданию систем для магнитно-усиленного транспорта наночастиц в клинической наномедицине. Исследование опубликовано в Science Advances.