Dzięki mikrorobotom będziemy nieśmiertelni?

Mikroroboty wędrujące po ciele człowieka to żadna nowość. Ale ich wyprodukowanie jest czasochłonne. To wkrótce się zmieni. Maszyny będą dostarczać komórki macierzyste tam, gdzie trzeba

Pierwsze badania i eksperymenty przeprowadzane na komórkach macierzystych zaczęły się już w latach pięćdziesiątych XX w., a badania na nich prowadzone oparte były na metodzie prób i błędów. Obecnie popularność terapii wykorzystujących niezwykłe właściwości komórek macierzystych wzrosła, a ich skuteczność jest oceniana wysoko.

Komórki macierzyste można nazwać „niedojrzałymi komórkami” organizmu człowieka. Są w pewnym względzie unikatowe: mogą przekształcać się w każdą z ponad 200 rodzajów tkanek ludzkiego ciała. Potrafią też samoistnie rozpoznać środowisko, w którym się znajdują, jednocześnie dostosowując się do niego. Dlatego mówi się, że komórki macierzyste to klucz do ludzkiej nieśmiertelności. Na ogół pozyskane z ciała komórki macierzyste wstrzykuje się w określone miejsce.

Ale mogą je też dostarczać mikroroboty.

W przypadku takiej terapii mikrorobot przenoszący komórkę macierzystą może przemieszczać się w pożądane miejsce, kontrolowany za pomocą pola magnetycznego generowanego przez system sterowania w czasie rzeczywistym.

Takie mikroroboty, mające zmniejszyć inwazyjność celowanej terapii precyzyjnej, można wytwarzać na różne sposoby. Najczęściej stosowana jest technologia ultraprecyzyjnego drukowania 3D (tzw. metoda polimeryzacji dwufotonowej, która wykorzystuje lasery i żywicę syntetyczną). Dzięki niej można wytworzyć strukturę z dokładnością do nanometra.

Badacze usprawnili produkcję

Ten proces ma jednak sporą wadę. Wyprodukowanie jednego mikrorobota jest czasochłonne, ponieważ woksele, czyli piksele generowane przez druk 3D, muszą być sukcesywnie utwardzane. Ponadto zawarte w robocie nanocząstki magnetyczne mogą blokować drogę światła podczas procesu polimeryzacji dwufotonowej, co może skutkować jego niejednorodnym wynikiem, zwłaszcza w przypadku zastosowania nanocząstek magnetycznych o wysokim stężeniu.

Tymczasem interdyscyplinarny i międzynarodowy zespół naukowców z południowokoreańskiego Instytutu Nauki i Technologii Daegu Gyeongbuk wraz z zespołem ze Szpitala Klinicznego Św. Marii w Seulu oraz badaczami z ETH Zurich opracował technologię, która pozwala na wytwarzanie ponad 100 mikrorobotów „medycznych” na minutę.

Nowy rewolucyjny pomysł naukowców wiąże się z wywołaniem przepływu mieszaniny nanocząstek magnetycznych do specjalnego chipa wraz z tzw. metakrylanem żelatyny (to polimer powszechnie stosowany jako biotusz w biodruku 3D), który jest biodegradowalny i może być utwardzany przez światło . Ta metoda jest ponad 10 000 razy szybsza od istniejącej.

Farma robotów w ludzkim nosie

To nie wszystko. Mikrorobot transportujący komórki macierzyste „obrasta” nimi. Miniaturową maszynę wyprodukowaną przy użyciu nowej technologii naukowcy zaczęli „hodować” razem z ludzkimi komórkami macierzystymi, pobranymi z nosa. I komórki macierzyste „wchłonęły” mikrorobota. Dzięki temu procesowi wytworzono komórkę macierzystą przenoszącą mikrorobota, w tym nanocząsteczki magnetyczne wewnątrz i komórki macierzyste przyczepione do zewnętrznej powierzchni. Robot porusza się, gdy magnetyczne nanocząstki w jego wnętrzu reagują na zewnętrzne pole magnetyczne.

Zdolność mikrorobota do degradacji badacze ocenili, inkubując komórkę macierzystą przenoszącą mikrorobota z enzymem degradującym. Po 6 godzinach inkubacji mikrorobot uległ całkowitej dezintegracji, a namagnesowane nanocząstki wewnątrz robota zostały zebrane przez pole magnetyczne generowane z systemu sterowania. W efekcie komórki macierzyste zaczęły się namnażać w miejscu, w którym mikrorobot uległ dezintegracji. Następnie komórki macierzyste zostały indukowane do różnicowania się w komórki nerwowe. Ten proces zajął 21 dni.

Zespół badawczy potwierdził również, że komórki macierzyste dostarczone przez mikrorobota wykazywały normalne właściwości elektryczne i fizjologiczne.

Ostatecznym celem tego badania jest zapewnienie, że komórki macierzyste dostarczane przez robota pełnią swoją normalną rolę pomostową w stanie, w którym połączenie między istniejącymi komórkami nerwowymi jest przerwane.

Wyniki tego badania zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym „Small”. Więcej TU

Zdjęcie zajawka: Doodlart/Pixabay