Нанороботы могут нацеливаться на рак и растворять тромбы

Крошечные роботы и транспортные средства наноразмера, способные перемещаться по кровеносным сосудам к очагу болезни, могут доставлять лекарства к опухолям, которые иначе трудно лечить.

Большинство препаратов после инъекции или приёма внутрь полагаются на движение жидкостей тела, что затрудняет эффективное лечение некоторых заболеваний. Например, агрессивная опухоль мозга глиобластома убивает сотни тысяч людей в год. Она образует пальцевидные выступы в ткань мозга, повреждая окружающие кровеносные сосуды, что мешает лекарствам достичь цели.

Учёные разрабатывают наноустройства — крошечных роботов и транспортные средства — для контролируемой доставки лекарств. Но для этого нужно научиться ими управлять. Наночастицы в 10 раз меньше эритроцитов, и пассивными частицами невозможно управлять.

Нанопловцы (SONOBOTS)

В проекте SONOBOTS для манипуляции наноустройствами, несущими противораковые препараты, используют ультразвук. Учёные показали, что с помощью ультразвука можно направлять пузырёк воздуха в полимерной оболочке с контрастным веществом. Эти устройства назвали нанопловцами.

Звуковые волны толкают скопления нанопловцов к стенкам сосудов, не влияя на движение эритроцитов. Идея вдохновлена движением сперматозоидов, которые прилипают к стенкам. Управляя движением вдоль стенок, нанопловцов можно направлять по сосудам.

Эта точность управления необходима для доставки наноносителей к глиобластомам. Достигнув цели, нанопловцов можно акустически "встряхнуть", чтобы высвободить лекарство в опухоль.

Пока технологию тестировали на эмбрионах рыбки данио-рерио. Следующий этап — испытания на мышах, чтобы изучить работу в условиях "протекающих" сосудов опухоли.

Ультразвук привлекателен для управления, так как волны глубоко проникают в тело, технология безопасна, относительно недорога и широко доступна в клиниках.

Нанороботы (ANGIE)

Точная доставка лекарств может помочь и при других болезнях. В проекте ANGIE разрабатывают нанороботов для лечения ишемического инсульта, вызванного тромбами в мозге. В ЕС от инсульта страдают более 1.1 миллиона человек в год.

Стандартное лечение — инъекции тромболитиков, которые циркулируют по всему телу и имеют серьёзные побочные эффекты (тошнота, низкое давление, кровоизлияние в мозг). Доставка препарата непосредственно к тромбу резко снизит эти эффекты.

Нанороботы ANGIE управляются с помощью магнитных полей, что даёт более сложный контроль. Они сделаны из биоразлагаемых полимерных композитов на основе железа. Изменяя форму и состав структур, можно менять способ управления.

Магнитное поле действует как "роботизированная рука", перемещая нанороботов. Они могут катиться, двигаться по винтовой траектории, кувыркаться. Достигнув тромба, наноробот взаимодействует с ним и высвобождает лекарство.

Сейчас команда разрабатывает электромагнитную систему и создаёт на 3D-принтере модель человеческой сосудистой системы на основе реальных данных, чтобы проложить оптимальный путь к тромбу.

Использование таких нанороботов возможно с существующим оборудованием многих больниц, так как магнитные поля уже применяются в магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Хотя текущая цель — борьба с тромбами, технология применима и к другим заболеваниям.

Перспективы

Идеи наноустройств для целевой терапии сначала казались врачам слишком фантастичными, но по мере накопления данных отношение меняется. Учёные верят, что такая технология станет реальностью в недалёком будущем.