Немного жутковато, но полезно: исследователи впервые создали нанороботов, которые могут беспрепятственно проходить сквозь наши глаза. Роботы используют миниатюрные пропеллеры для перемещения через плотное стекловидное тело глаза, не оставляя после себя никаких повреждений, и могут управляться извне с помощью магнитного поля. В результате такие нанороботы смогут в будущем доставлять лекарства к сетчатке или другим труднодоступным тканям, как сообщают исследователи в журнале Science Advances..
Инъекции, таблетки и другие распространенные способы введения лекарств имеют серьезный недостаток: они обычно не доставляют лекарство непосредственно к месту его действия в организме. Вместо этого активные ингредиенты сначала должны попасть туда с кровью и соответственно разбавлены. По этой причине исследователи в течение некоторого времени работали над нанопаромами, которые могут доставлять лекарства к месту их действия - например, в виде наночастиц, крошечных полимерных роботов или нанотрубок с химическим реактивным двигателем.
Барьер стекловидного тела
Все предыдущие нанопаромы имеют один недостаток: они не подходят для транспортировки лекарств к сетчатке глаза. Причина: между хрусталиком и сетчаткой лежит стекловидное тело глаза - гелеобразная структура, состоящая в основном из тесно связанных волокон коллагена, гиалуроновой кислоты и воды. Особые молекулярные свойства также делают эту мелкоячеистую сеть «липкой», так что она действует как барьер для более крупных частиц.
Но теперь Жигуан Ву из Института интеллектуальных систем Макса Планка в Штутгарте и его коллеги разработали наноробота, который может плавать по этой сложной местности, не повреждая чувствительную матрицу стеклянного тела. Изюминка: этими нанороботами также легко управлять извне, и поэтому их можно направлять на сетчатку.
Мини-пропеллер с антипригарным покрытием
Новые нанопаромы приводятся в движение крошечными винтообразными винтами, сделанными из соединения диоксида кремния и никеля или железа в качестве ферромагнитного компонента. Как сообщают исследователи, эти приводные элементы толщиной всего 500 нанометров достаточно тонкие, чтобы проскользнуть через сети коллагеновой сети в стекловидном теле. Если теперь приложить магнитное поле извне, мини-пропеллеры начнут вращаться и толкать нанороботов вперед.
Но главное - двухслойное антипригарное покрытие, противодействующее «липкости» стекловидного тела.«На создание покрытия нас вдохновила природа, - объясняет Ву. Внешнее жидкое покрытие напоминает антипригарное средство растения-кувшина - плотоядного растения, которое привлекает насекомых и позволяет им скользить в свою скользкую яму.
„Он такой же скользкий, как тефлоновое покрытие на сковороде. Этот слой гарантирует, что адгезия между сетью молекул в стекловидном теле глаза и поверхностью наших нанороботов остается минимально возможной», - объясняет Ву.
Успех в свином глазу
Ученые проверили, насколько хорошо работают новые нанороботы, на рассеченных свиных глазах. Для этого они ввели за объектив целый рой из тысяч нанороботов. Нанороботы приводились в движение и контролировались внешним магнитным полем. Под его воздействием начали вращаться пропеллеры, и крошечные роботы с поразительной эффективностью проложили себе путь сквозь плотный лабиринт стекловидной сети.
Нанороботам удалось проплыть несколько сантиметров от хрусталика до сетчатки глаза свиньи - не повредив чувствительную матрицу стекловидного тела, сообщают исследователи. «Мы демонстрируем первые микропропеллеры, которые могут проникать в стекловидное тело и достигать сетчатки», - заявляют Ву и его коллеги.
Многообещающие наркопаромы
По мнению исследователей, в будущем такие нанороботы могут быть пригодны для доставки лекарств или других терапевтических средств именно туда, где они необходимы, без необходимости серьезного хирургического вмешательства. «Магнитная тяга нанороботов, их достаточно малые размеры и скользкое покрытие не только бросаются в глаза, но и могут быть полезны для проникновения в другие ткани человеческого тела», - говорит коллега Ву Тянь Цю.
Ученые уже работают над превращением нанотранспортных средств в средства транспортировки активных веществ. «Это наше видение: мы хотим иметь возможность использовать наши нанопропеллеры в качестве инструментов для минимально инвазивного лечения заболеваний всех видов, когда проблемная область труднодоступна и окружена плотной тканью», - говорит Цю.