ЛЕНТА

Микросферы проплыли против потока крови и доставили лекарство в раковые клетки

Yunus Alapan et al. / Science Robotics, 2020

Ученые из Германии, Турции и США создали управляемые внешним магнитным полем микросферы для точечной доставки лекарств через кровеносные сосуды. Они способны плыть по току крови в любом направлении, а при контакте с раковыми клетками связываются с ними благодаря покрытию с антителами к специфичному для таких клеток белку. Также они содержат антираковый препарат и способны высвобождать его после присоединения к раковым клеткам под действием света. Статья опубликована в Science Robotics.

В медицинских исследованиях давно сформировалось направление по поиску методов и веществ для адресной доставки лекарств. Прежде всего это необходимо для препаратов с существенными побочными эффектами. Например, для химиотерапии рака давно применяется препарат доксорубицин, который помимо противоопухолевого действия обладает множеством побочных эффектов, отражающихся на многих органах и системах организма. Одно из следствий этого заключается в том, что дозу препарата приходится ограничивать, чтобы токсический эффект от него не стал критичным. С помощью адресной доставки препарата прямо в опухоль этого можно было бы хотя бы частично избежать.

Одним из самых перспективных методов считается доставка лекарств в конкретную область с помощью управляемых микророботов. Ученые уже добились определенных успехов в этой области, но почти все их разработки ограничены в условиях работы. В том числе они неспособны произвольно передвигаться по сосудам кровеносной системы, которая является универсальным связующим элементом для различных органов и потенциально может выступать удобной средой для доставки микророботов к месту работы.

Метин Ситти (Metin Sitti) из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка и Университета Коч со своими коллегами создал микроробота (микросферу), способного передвигаться даже против тока крови. В его основе лежит сфера из оксида кремния диаметром 7,8 или 3 микрометра (ученые опробовали два варианта), одна из сторон которой покрыта слоями никеля и золота, а вторая антителами к белку HER2 и доксорубицином, связанным с частицей через вещество, разрушаемое под действием ультрафиолетового облучения.

Схема создания микросферы с функциональной поверхностью

Yunus Alapan et al. / Science Robotics, 2020

Поделиться

Ученые проверили способность микросфер связываться с раковыми клетками на стандартной линии клеток рака груди SKBR3, экспрессирующих белок HER2. При сравнении с чистыми микросферами без антител оказалось, что они совершенно не связываются с клетками и смываются потоком жидкости, а микросферы с антителами связываются и удерживаются. Затем ученые провели полноценную проверку и после связывания микросфер с раковыми клетками облучили их ультрафиолетовым излучением. Благодаря флуоресцентному веществу-маркеру они смогли отследить, что доксорубицин высвободился из микросфер и попал в клетки, как и предполагалось.

Схема и снимки микросфер, а также схема их движения по кровеносному сосуду

Yunus Alapan et al. / Science Robotics, 2020

Поделиться

Слой никеля необходим для управления микросферой. Снаружи создается вращающееся магнитное поле, воздействующее на микросферу и заставляющее ее вращаться. Его ориентация такова, что микросфера вращается в плоскости, перпендикулярной плоскости находящейся рядом стенки сосуда. В обычных условиях микросфера просто вращалась бы на месте, но расположенная рядом стенка сосуда вносит изменения в поведение потоков жидкости возле себя, поэтому сторона сферы, обращенная к стенке, испытывает тормозящее воздействие. Эта неравномерность во внешних воздействиях между двумя сторонами микросферы приводит к тому, что ее вращательное движение частично преобразуется в поступательное. А поворот ориентации вращающегося магнитного поля позволяет менять направление поступательного движения.

Силы, действующие на микросферу с разных сторон, и суммарная сила, отвечающая за поступательное движение

Yunus Alapan et al. / Science Robotics, 2020

Поделиться

Исследователи успешно подтвердили способность микросфер к управляемому движению. Они поместили их в трубку с потоком крови и показали, что микросферы способны двигаться, следуя за магнитным полем, даже в потоке. Кроме того, они продемонстрировали, что микросферы могут перемещаться по раздваивающимся областям сосудов в любую сторону.

Метин Ситти с коллегами не первый год занимается созданием микророботов для доставки лекарств. В 2018 году ученые под его руководством создали микроробота на основе связанных бактерии со жгутиком и эритроцита с нанесенным на него лекарством и магнитными частицами. Бактерия отвечает за движение, а эритроцит позволяет управлять направлением этого движения и доставку действующего вещества.

Григорий Копиев

источник

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»
Do NOT follow this link or you will be banned from the site!
Установите приложение MEGANEWS на Google Play
УСТАНОВИТЬ
Закрыть
Закрыть

Обнаружен Adblock

Поддержите нас, пожалуйста, отключив блокировку рекламы.