123RF
Nanoroboty pomogą w leczeniu układu trawiennego
Redaktor: Iwona Konarska
Data: 27.02.2023
Źródło: Marek Matacz/PAP
Chińscy naukowcy opracowali biologiczne nanoroboty, które można wykorzystać do leczenia stanów zapalnych układu pokarmowego. Potrafią się same napędzać i trafiać do celu.
Jak zwracają uwagę specjaliści z chińskiego Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT), samonapędzające się nano- i mikroroboty to gorący temat badań w wielu ośrodkach naukowych.
Mimo różnych sukcesów nadal jednak wyzwaniem pozostaje opracowanie robotów, które potrafią dopasowywać swój napęd, aby móc pokonywać różne naturalne bariery organizmu w celu dotarcia na miejsce.
Grupa ze SIAT opracowała właśnie takie nanourządzenie, wykorzystując do tego komórki drożdży.
Nosi ono nazwę twin-bioengine yeast micro/nanorobot (mikro-/nanorobot oparty na komórce drożdży z podwójnym bionapędem – TBY-robot). Robot potrafi sam nawigować w taki sposób, aby w układzie pokarmowym docierać do miejsc dotkniętych stanami zapalnymi.
Komórka drożdży wypełniona jest przeciwzapalnymi cząsteczkami, a na jej powierzchni znajdują się specjalne dodatki. Najpierw były to enzymy rozkładające glukozę. Powodowało to powstanie lokalnej różnicy stężeń tej substancji po przeciwnych stronach, co napędzało całe nanourządzenie. Robot poruszał się też wzdłuż różnicy stężeń obecnej w tkankach.
Testy prowadzone były na modelu tkanek jelita oraz na myszach.
– Odkryliśmy, że roboty TBY skutecznie przechodziły przez barierę śluzową i, co ważne, z pomocą podwójnego enzymatycznego napędu wędrowały wzdłuż gradientu glukozy wewnątrz ciała – opowiada prof. Cai Lintao, autor pracy opublikowanej w piśmie „Science Advances” ( https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc8978 ).
W dalszym etapie naukowcy zamienili enzymy na makrofagi (rodzaj komórek odpornościowych). Dzięki temu, kierując się w stronę emitowanych przez stany zapalne cząsteczek, roboty przemieszczały się w stronę miejsc z zapaleniami.
– Roboty TBY w mysim modelu zapalenia okrężnicy oraz wrzodów żołądka powodowały gromadzenie się niesionego przez nie leku w miejscu występowania choroby. Wzrost stężenia wynosił ok. 1000 razy, co powodowało łagodzenie zapaleń i uszkodzeń – wyjaśnia prof. Lintao.
Zdaniem naukowców robot może przenikać do różnych tkanek, w różnych miejscach organizmu.
– Transport przypomina Express Mail Service, w którym przesyłki są dostarczane dokładnie do odległego miejsca przeznaczenia z pomocą różnych rodzajów transportu. Adaptujące się do warunków roboty TBY to bezpieczna i obiecująca strategia precyzyjnego leczenia zapaleń układu pokarmowego i innych chorób związanych ze stanami zapalnymi – dodaje badacz.
Mimo różnych sukcesów nadal jednak wyzwaniem pozostaje opracowanie robotów, które potrafią dopasowywać swój napęd, aby móc pokonywać różne naturalne bariery organizmu w celu dotarcia na miejsce.
Grupa ze SIAT opracowała właśnie takie nanourządzenie, wykorzystując do tego komórki drożdży.
Nosi ono nazwę twin-bioengine yeast micro/nanorobot (mikro-/nanorobot oparty na komórce drożdży z podwójnym bionapędem – TBY-robot). Robot potrafi sam nawigować w taki sposób, aby w układzie pokarmowym docierać do miejsc dotkniętych stanami zapalnymi.
Komórka drożdży wypełniona jest przeciwzapalnymi cząsteczkami, a na jej powierzchni znajdują się specjalne dodatki. Najpierw były to enzymy rozkładające glukozę. Powodowało to powstanie lokalnej różnicy stężeń tej substancji po przeciwnych stronach, co napędzało całe nanourządzenie. Robot poruszał się też wzdłuż różnicy stężeń obecnej w tkankach.
Testy prowadzone były na modelu tkanek jelita oraz na myszach.
– Odkryliśmy, że roboty TBY skutecznie przechodziły przez barierę śluzową i, co ważne, z pomocą podwójnego enzymatycznego napędu wędrowały wzdłuż gradientu glukozy wewnątrz ciała – opowiada prof. Cai Lintao, autor pracy opublikowanej w piśmie „Science Advances” ( https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc8978 ).
W dalszym etapie naukowcy zamienili enzymy na makrofagi (rodzaj komórek odpornościowych). Dzięki temu, kierując się w stronę emitowanych przez stany zapalne cząsteczek, roboty przemieszczały się w stronę miejsc z zapaleniami.
– Roboty TBY w mysim modelu zapalenia okrężnicy oraz wrzodów żołądka powodowały gromadzenie się niesionego przez nie leku w miejscu występowania choroby. Wzrost stężenia wynosił ok. 1000 razy, co powodowało łagodzenie zapaleń i uszkodzeń – wyjaśnia prof. Lintao.
Zdaniem naukowców robot może przenikać do różnych tkanek, w różnych miejscach organizmu.
– Transport przypomina Express Mail Service, w którym przesyłki są dostarczane dokładnie do odległego miejsca przeznaczenia z pomocą różnych rodzajów transportu. Adaptujące się do warunków roboty TBY to bezpieczna i obiecująca strategia precyzyjnego leczenia zapaleń układu pokarmowego i innych chorób związanych ze stanami zapalnymi – dodaje badacz.
Przegląd Gastroenterologiczny
