Zapalenie płuc pokonane za pomocą mikrorobotów

Opracowane przez kalifornijskich naukowców mikroroboty potrafią pływać w płucach i mogą dostarczać leki bezpośrednio do tego narządu. Dzięki takim mikrorobotom badacze uwolnili laboratoryjne myszy od zapalenia płuc. Ta niekonwencjonalna terapia okazała się skuteczna w 100 proc. i jeśli dalsze badania wykażą, że działa również u ludzi, to może zapewnić lekarzom nową, niezwykle efektywną formę leczenia zapalenia płuc. Opis i wyniki badań ukazały się na łamach pisma "Nature Materials"

Część z Czytelników zapewne pamięta francuską kreskówkę sprzed lat pt. "Było sobie życie". A gdyby tak możliwe stało się tworzenie takich mikroskopijnych robotów, które są w stanie podróżować po naszym organizmie, lecząc nasze organy wewnętrzne? Takie właśnie próby są właśnie podejmowane w odniesieniu do płuc. Badania w tym kierunku są prowadzone przez nanoinżynierów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego: Josepha Wanga oraz Liangfanga Zhanga. Obaj mają już na swoim koncie sukcesy na tym polu. We wcześniejszych pracach udało im się stworzyć mikroroboty, które transportując farmaceutyki są w stanie leczyć infekcje bakteryjne żołądka u zwierząt. W nowych badaniach uczeni zajęli się organem stanowiącym znacznie większe wyzwanie.

Stworzone przez nich mikroskopijne roboty zostały wykonane z komórek glonów, których powierzchnia jest pokryta wypełnionymi antybiotykami nanocząsteczkami. Są one w stanie pływać w płucach i dostarczyć leki tam, gdzie są potrzebne.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Same nanocząsteczki zostały wykonane z biodegradowalnego polimeru i pokryte błonami komórkowymi neutrofili, które są jednym z rodzajów komórek układu odpornościowego. Błony te są w stanie zneutralizować cząsteczki odpowiedzialne za stan zapalny wytworzone tak przez bakterie, jak i przez układ immunologiczny. Pozwala to na zmniejszenie skali istniejącego w trakcie choroby w organizmie stanu zapalnego

Jak do tej pory przeprowadzone zostały próby na myszach, przy czym mikroroboty miały za zadanie wyleczyć bakteryjne zapalenie płuc spowodowane przez groźne bakterie Pseudomonas aeruginosa. Są one najczęstszą przyczyną zapalenia płuc u pacjentów oddziałów intensywnej opieki medycznej, którzy wymagają mechanicznej wentylacji.

Malutkie roboty zostały umieszczone w płucach myszy przy pomocy rurki wprowadzonej do ich tchawicy. Wyniki okazały się spektakularne. 100 proc. myszy, które zostało poddanych tej nowatorskiej terapii, przeżyło kolejnych 30 dni. Dla porównania, wszystkie zakażone myszy, które nie zostały poddane leczeniu, padły w ciągu zaledwie 3 dni.

Co więcej, mikroroboty okazały się skuteczniejsze, niż podawanie antybiotyków przy pomocy zastrzyków dożylnych. Dla uzyskania analogicznego efektu w przypadku mikrorobotów potrzebne było jedynie 500 nanogramów antybiotyku, podczas gdy w przypadku zastrzyków potrzeba było aż 1,644 miligrama, czyli około 3000 razy więcej.

Jak tłumaczą to naukowcy, w przypadku tradycyjnego zastrzyku jedynie niewielka ilość antybiotyku trafia dokładnie tam, gdzie jest potrzebna. Natomiast dostarczenie go przez mikroroboty jest o wiele efektywniejsze, gdyż środki lecznicze trafiają od razu na miejsce akcji, nie musząc pokonywać długiej drogi przez układ krwionośny. Dlatego też w mikrorobotach pokładane są olbrzymie nadzieje. Tym bardziej, że są one całkowicie bezpieczne, ponieważ wszelkie pozostałości po nich są likwidowane przez układ immunologiczny.

Źródło: University of California - San Diego, fot. Fangyu Zhang/ Zhengxing Li. Na zdjęciu mikrobot zwalczający zapalenie płuc (na zielono) pokryty biodegradowalnymi nanocząsteczkami polimerowymi, które zwierają antybiotyki i są pokryte błonami komórkowymi neutrofili (na brązowo).