Специалисты из биоинженерии Каталонии и Пенсильванского университета смогли разработать специальных наноботов, способных доставлять лекарственное средство внутри организма по жидкости. Ученый Самуэль Санчес вместе с коллегами уже более семи лет работают над данным исследованием. Недавно они смогли продемонстрировать свою разработку.
Нанороботы сделаны из оксида кремния, сферическая его частица используется как ходовая часть. При этом на поверхности частицы размещаются белки, подталкивающие ее внутри жидкости (их работа напоминает принцип действия маленьких двигателей). Наноботы заполняются антибиотиками, а потом их размещают у края инфицированной раны. Во время испытания они легко прошли через кожу лабораторной мыши, обработали всю область поражения. Данный случай первый, когда наноботы убили бактерии в организме животного.
Обычно распространение лекарственных средств зависит от диффузии — пассивного распространения веществ через жидкости организма. Это значит, что лекарство просто убивает бактерии вокруг области, куда оно было введено, однако оно не может перемещаться само по себе. Молекулы лекарства двигаются в том же направлении, что и жидкость, где они находятся. Поэтому, например, если ввести ципрофлоксацин в вену для лечения инфекции кровотока, сам кровоток доставит препарат в нужное место. Исследователи всегда пытались решить вопрос, как воздействовать на микробов, которые могут скрываться в более густой жидкости, слизи.
Ученые пришли к выводу, что лекарствам требуются небольшие моторы. Представленный Санчесом наноробот способен доставляться лекарство для лечения инфекций в вязких жидкостях, таких как кожное сало, например. Результаты исследования заинтересовали Сезара де ла Фуэнте, биоинженера Пенсильванского университета, который в итоге стал руководить проектом вместе с Самуэлем Санчесом. Объединенные лаборатории создали из диоксида кремния наночастицы и микрочастицы чуть большего размера. Чтобы привести их в движение, использовался специальный белок – уреаза (превращает мочевину в углекислый газ и аммиак). В качестве груза применили антимикробные пептиды: LL-37 и K7-Pol. Оба очень эффективны в разрушении мембраны клетки бактерии. Скорость созданных наноботов достигала 4 мкм в секунду.
Наноботы были благополучно восприняты в научном сообществе, их сразу стали называть «феноменальной технологией». Исследователи видят большой потенциал в разработке при лечении камней в почках (ведь они часто содержат труднодоступные бактериальные биопленки), а также боты смогут применяться для обеспечения безопасности коленных, тазобедренных и даже пенильных имплантатов.
На данный момент исследования все еще продолжаются. Ученые думают, как сделать так, чтобы нанороботы двигались в крови, которая течет слишком быстро для них.