Ученые из Калифорнийского технологического института разработали миниатюрных роботов, которые способны целенаправленно переправлять лекарства внутри организма. Эти биосовместимые микророботы могут перемещаться по телу и доставлять терапевтические препараты непосредственно к очагу заболевания. В экспериментах на мышах они продемонстрировали способность уменьшать опухоли мочевого пузыря, используя сферические гидрогелевые структуры диаметром около 30 мкм.
В процессе разработки применялся метод двухфотонной полимеризационной литографии, который использует быстрые импульсы инфракрасного лазерного света для селективного связывания светочувствительных полимеров по заданному шаблону. Эта технология позволяет создавать структуры слой за слоем, подобно 3D-печати, но с гораздо большей точностью.
Инженеры спроектировали внешнюю поверхность микророботов как гидрофильную, чтобы избежать их слипания при движении по организму. В то же время внутренняя поверхность должна быть гидрофобной, чтобы удерживать пузырьки воздуха, которые могут легко разрушаться или растворяться.
Для создания этих гибридных микророботов ученые разработали двухэтапный процесс. Сначала к гидрогелю были присоединены длинноцепочечные молекулы углерода, что сделало всю структуру гидрофильной. Затем с помощью кислородной плазмы была удалена часть длинноцепочечных углеродных структур, оставив внешнюю часть гидрофильной, а внутреннюю — гидрофобной.
На заключительном этапе в внешнюю структуру сфер были интегрированы магнитные наночастицы и терапевтический препарат. Эти наночастицы позволяют направлять роботов к целевым участкам с помощью внешнего магнитного поля. Когда роботы достигают нужного места, они фиксируются, а препарат начинает пассивно высвобождаться.
В экспериментах на мышах с опухолями мочевого пузыря микророботы показали высокую эффективность: четырехкратная доставка терапевтических средств за 21 день привела к значительному уменьшению опухолей по сравнению с традиционными методами введения препаратов.
Ученые планируют протестировать микророботов для доставки различных лекарств при различных заболеваниях, с последующими клиническими испытаниями на людях.
