Крошечные «подводные лодки» плавают по вашим венам: будущее медицины
«Мы уже знаем, что микродвигатели используют разные внешние движущие силы — такие как свет, тепло или магнитное поле — для активной навигации в определенном месте», рассказывает доктор Кан Лян из Школы биомедицинской инженерии UNSW. Его команда разработала микродвигатели, которые больше не полагаются на внешние манипуляции для навигации и вместо этого используют вариации биологической среды для того, чтобы эта навигация осуществлялась автоматически.
Для любого, кто хочет составить карту (неважно, моря или человеческого тела), необходимы ориентиры. В случае исследователей под руководством Ляна им стал анализ уровня pH в организме. Это удобно, поскольку наше тело состоит в основном из воды, и организм расходует значительное число энергии, чтобы поддерживать баланс в пределах определенного диапазона. Новые микромашины самостоятельно регулируют уровень pH, чтобы сохранять плавучесть при движении по телу.
«Большинство микромоторов движется в двух измерениях, но мы разработали механизм вертикального направления. Обе эти наработки легли в основу дизайна автономных микродвигателей, способных перемещаться по трехмерной среде. В конечном итоге именно это и позволит использовать их как эффективное средство доставки лекарств», поясняет доктор Лян.
Роботы Ляна и его команды — это своего рода «контролируемый рой». В будущем, к примеру, одна-единственная таблетка может содержать миллионы наномашин. Каждая из них, в свою очередь, будет нести на себе миллионы молекул лекарственных препаратов. Попадая в желудочно-кишечный тракт, эти миниатюрные подводные лодки высвобождаются и перемещаются внутри пациента. Так, к примеру, можно миновать естественные барьеры организма и доставить лекарство напрямую к раковым тканям — на сегодняшний день такой подход считается одним из самых перспективных.
В настоящее время изобретение все еще проходит контрольные проверки. Физически микроботы могут быть металлоорганическими структурами с микромоторными системами, содержащими биоактивный фермент, известный как каталаза. Обычно каталаза является одним из наиболее эффективных ферментов в организме человека, способных разлагать миллионы молекул перекиси водорода каждую секунду. Внутри микроподводных лодок каталаза будет действовать как своего рода двигатель для образования газовых пузырьков.
«Мы планируем применить эту новую находку к другим типам наночастиц, чтобы доказать универсальность этого метода», заверил Лян. Судя по всему, новая эра медицинских технологий уже на пороге — осталось лишь дождаться, когда они станут доступны людям по всему миру.