Mikroboty sterowane dźwiękiem

fot. pixabay

Naukowcy z Universytetu Kolorado w Boulder zrobili kolejny krok naprzód w dziedzinie mikrorobotyki medycznej, projektując małego, szybkiego, samobieżnego bota, który pewnego dnia może dostarczać leki bezpośrednio tam, gdzie są potrzebne w organizmie.

Nanocząsteczki są dobrymi nośnikami leków, ponieważ mogą zapobiegać ich degradacji i kontrolować szybkość ich uwalniania. Jednak wiele nanocząstek opiera transport na mechanizmie krążenia krwi lub dyfuzji, co ogranicza ich możliwości dotarcia do niektórych narządów i tkanek.

- Roboty w mikroskali wzbudziły wiele emocji w kręgach naukowych, ale dla nas interesujące jest to, że możemy je zaprojektować tak, aby wykonywały przydatne zadania w ciele człowieka - powiedział C. Wyatt Shields, autor badania.

Naukowcy zainspirowali się sposobem, w jaki bakterie i plemniki poruszają się w złożonych środowiskach wewnętrznych za pomocą nieliniowych ruchów. 20-mikrometrowy mikrorobot wykonany z biokompatybilnych polimerów został zaprojektowany z kulistą wnęką pośrodku, która zatrzymuje powietrze, gdy ten pozostaje zanurzony w płynie. Gdy pęcherzyk powietrza zostanie uderzony falą akustyczną, zaczyna wibrować, popychając małego robota do przodu.

Aby zmaksymalizować ruch nieliniowy, robot został wyposażony w symetryczne i asymetryczne płetwy. Umożliwiają mu poruszanie się z prędkością około 3 mm/s, co odpowiada przemieszczeniu się o około dziewięć tysięcy własnych długości w ciągu minuty.

Naukowcy przetestowali swoje maleńkie konstrukcje napędzane dźwiękiem na pęcherzach myszy. Chcieli sprawdzić, czy mogą dostarczać leki bezpośrednio do pęcherza moczowego w celu leczenia jego śródmiąższowego zapalenia.

Stworzyli tysiące mikrorobotów z wysokim stężeniem deksametazonu - popularnego leku steroidowego - zamkniętym w matrycy polimerowej. Kiedy zostały wprowadzone do ciała, naukowcy odkryli, że przyczepiły się one do ściany pęcherza moczowego i uwolniły ponad 90% deksametazonu w ciągu około dwóch dni.

Badacze planują kontynuować prace, aby ostatecznie uczynić roboty w pełni biodegradowalnymi. Widzą przy tym szereg zastosowań technologii w przyszłości. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Small.

(rr)