Wyglądają jak ziarenka piasku, ale potrafią pływać w krwiobiegu, ominąć przeszkody i dostarczyć lek dokładnie tam, gdzie jest potrzebny. Po wykonaniu zadania po prostu znikają. To właśnie przyszłość medycyny.
Nowatorska technologia opracowana w Szwajcarii może całkowicie odmienić sposób leczenia chorób układu nerwowego, sercowo-naczyniowego, a choćby nowotworów. Mowa o mikrorobotach, czyli miniaturowych kapsułkach wypełnionych lekiem i cząstkami magnetycznymi, które można precyzyjnie sterować dzięki pola magnetycznego.
Ich rozmiar? Mniejszy niż ziarenko piasku. Ich misja? Dotarcie do konkretnego miejsca w ciele (np. do zakrzepu w mózgu czy guza w trudno dostępnym obszarze) i uwolnienie dokładnie odmierzonej dawki leku. Po wykonaniu zadania kapsułki rozpuszczają się, nie zostawiając po sobie śladu.
Testy już trwają
Jak czytamy na łamach Nature, zespół z politechniki w Zurychu przetestował już te mikroroboty w układach krwionośnych zwierząt o zbliżonej budowie do człowieka. dzięki cienkiego cewnika wprowadzano mikropigułki do naczyń krwionośnych mózgu. Tam, pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego, roboty przemieszczały się z ogromną precyzją – mogły płynąć z nurtem krwi, przeciwnie do niego, a choćby toczyć się wzdłuż ścian naczyń.
W ponad 95 proc. przypadków udało się dostarczyć lek dokładnie do zamierzonego miejsca. To wynik, który już teraz robi ogromne wrażenie, a pamiętajmy, iż mowa o organizmach żywych, nie o prostych modelach laboratoryjnych.
Jak to działa?
Zewnętrzna powłoka kapsułki została wykonana z żelatyny, która jest w pełni biodegradowalna i bezpieczna dla organizmu. W jej wnętrzu znajdują się dwa najważniejsze elementy: precyzyjnie odmierzona dawka leku oraz drobinki tlenku żelaza. Dzięki obecności tych cząstek mikropigułka reaguje na pole magnetyczne.
Lekarze mogą zatem sterować nią z zewnątrz jak zdalnie sterowaną łodzią podwodną, tylko iż pływającą w naczyniach krwionośnych. Pole magnetyczne umożliwia nie tylko na nadanie kierunku ruchu, ale także na zmianę prędkości, zatrzymanie, a choćby obracanie robota w miejscu. Co więcej, mikrokapsułka potrafi przemieszczać się zarówno z prądem krwi, jak i pod prąd, a także toczyć się wzdłuż ścian naczyń.
Gdy mikrorobot dotrze do miejsca docelowego, np. w okolice guza, skrzepu czy zapalenia, lekarze aktywują specjalny tryb uwalniania leku. W tym celu zmieniają parametry pola magnetycznego, co powoduje nagłe podgrzanie żelatynowej otoczki. W odpowiedzi na temperaturę powłoka rozpuszcza się, a zawartość mikrokapsułki uwalnia się dokładnie tam, gdzie jest potrzebna, czyli bezpośrednio do zmienionej chorobowo tkanki.
Po wykonaniu swojej misji kapsułka znika z organizmu, a pozostające cząstki tlenku żelaza są na tyle drobne i biokompatybilne, iż organizm potrafi samodzielnie je usunąć. Cały proces odbywa się bez potrzeby operacji, bez naruszania zdrowych tkanek i bez uciążliwego rekonwalescencji.
Mniej skutków ubocznych, więcej precyzji
Współczesne terapie, zwłaszcza chemioterapia czy leczenie udarów, bardzo często opierają się na podaniu dużej ilości leku, który trafia do całego organizmu. Skuteczność bywa wysoka, ale cena, jaką płaci pacjent, to niestety bardzo często ciężkie skutki uboczne. Mikroroboty to zmienią. Dzięki nim lek trafia tylko tam, gdzie jest potrzebny. Nie trzeba już podawać dużych dawek, które obciążają cały organizm. Wystarczy minimalna ilość substancji aktywnej, ponieważ nie rozprasza się po naszym organizmie, ale działa miejscowo.
To zatem nie tylko nadzieja dla pacjentów, którzy źle znoszą standardowe terapie. To przede wszystkim potencjalne drugie życie dla setek obiecujących leków, które nigdy nie trafiły na rynek ze względu na zbyt dużą toksyczność przy podaniu ogólnoustrojowym. Mikroroboty mogą otworzyć im drogę jako nośniki precyzyjnego, selektywnego dostarczania substancji aktywnej.
Kiedy mikroroboty wkroczą do szpitali?
Na razie mikroroboty przeszły testy na dużych zwierzętach, których anatomia, a zwłaszcza układ krwionośny, jest zbliżona do ludzkiego. Wyniki eksperymentów są bardzo obiecujące. Badacze pokazali, iż mikrokapsułki mogą z dużą dokładnością docierać do konkretnych miejsc w mózgu i skutecznie uwalniać lek bez wywoływania skutków ubocznych czy reakcji zapalnych.
Choć na badania klinicznych z udziałem ludzi jeszcze zdecydowanie za wcześnie, naukowcy są optymistyczni. Użyte materiały są bezpieczne, rozmiar robota dostosowany do naczyń krwionośnych człowieka, a proces sterowania na tyle precyzyjny, iż mógłby zostać zastosowany także w warunkach szpitalnych. jeżeli wszystko pójdzie zgodnie z planem, pierwsze zastosowania kliniczne mikrorobotów mogą rozpocząć się w ciągu 5 do 10 lat. To oznacza, iż już w następnym dziesięcioleciu lekarze mogą zacząć wykorzystywać je w leczeniu udarów, guzów mózgu czy chorób układu krążenia.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
