Ученые научились вводить в толстую кишку живых организмов управляемых крошечных роботов с грузом лекарств

Команде ученых из Университета Пердью удалось впервые в мире создать крошечного микроробота, которым после введения его в толстую кишку живого организма животного можно эффективно управлять.

Цель данной разработки состоит в том, чтобы можно было в один прекрасный день с помощью таких миниатюрных машин точечно доставлять лекарственные препараты к различным частям организма пациента, что позволит значительно повысить эффективность медикаментозного лечения и расширить сферы применения препаратов.

Робот размером всего в несколько диаметров человеческого волоса способен перемещаться по толстой кишке, постоянно совершая перевороты по типу обратного сальто. Благодаря таким движениям он может пересекать «сложный рельеф» слизистой в толстой кишке, в данном случае, живых мышей, находящихся под обезболивающим наркозом, а также в образцах толстых кишок, взятых у свиней.

«Когда мы воздействуем на этих роботов вращающимся внешним магнитным полем, они начинают вращаться так же, как колеса автомобиля при движении по пересеченной местности», — сказал доцент кафедры технологий машиностроения Университета Пердью Дэвид Каппеллери, являющийся одним из авторов статьи об этом исследовании, которая была опубликована в журнале Micromachines в прошлом месяце.

Робот имеет очень простую конструкцию. Магнитное поле выполняет большую часть работы, а это означает, что устройству даже не нужен аккумулятор. С помощью технологии ультразвукового сканирования исследователи смогли контролировать движения микромашины, не влезая внутрь толстой кишки.

«Перемещение робота по толстой кишке похоже на метания пассажира в аэропорту, пытающегося быстрее добраться до нужного ему терминала, — объяснил доцент университета Луис Солорио,– когда рядом движется все – и пол, и люди вокруг вас».

Дело усложняется тем, что движение вверх по толстой кишке похоже на плавание против течения. «В толстой кишке есть много разных жидкостей и веществ, которые идут вниз, создавая препятствия роботу, перемещающемуся в противоположном направлении, — добавил Солорио. — Это нелегкое путешествие».

«В организме крупных животных или людей могут находиться десятки роботов, а это значит, что можно будет одновременно направлять несколько лекарственных препаратов в разные места», — сказал доцент кафедры биомедицинской инженерии Крейг Герген.

Помимо решения задачи навигации роботов в толстой кишке экспериментальных мышей, команда смогла зарядить микроустройство флуоресцентным имитационным препаратом, который через час после начала эксперимента был полностью рассеян роботом.

«Нам удалось добиться хорошо контролируемого высвобождения полезного груза лекарств, — сказал Солорио. — Это означает, что мы в перспективе сможем направить микроробота к нужному месту в организме, оставить его там, а затем обеспечить медленное выведение лекарства из него».

Важнее всего то, говорят исследователи, что для производства сотен этих крошечных микроботов, которое можно наладить на обычном промышленном оборудовании, не потребуется больших расходов.