Nowy sposób dostarczania leków do mózgu lub rdzenia kręgowego

Mikroboty dostarczą leki tam, gdzie trzeba. Bez szkód dla organizmu pacjenta

Naukowcy opracowali innowacyjny system dostarczania leków bezpośrednio do układu nerwowego. Opiera się on na wykorzystaniu mikrobotów, które docierają w konkretne miejsce, omijając układ pokarmowy.

Kolejne przełomy związane z robotyzacją w medycynie obserwujemy praktycznie co roku. Marzeniem lekarzy jest wykorzystanie mikro- lub nanobotów do leczenia organizmu od środka. Ma to być możliwe m.in. dzięki precyzyjnemu dostarczaniu leków, w konkretne miejsce, bez angażowania „niepotrzebnych” układów czy organów. Będzie to bezpieczniejsze dla pacjenta i efektywniejsze dla samego działania leku.

MANiAC to jeden z najnowszych mikrobotów, który został zaprojektowany do użytku w wymagającym środowisku centralnego układu nerwowego (CUN).

Prosto do celu

Chwytliwa nazwa MANiAC to akronim od Magnetically Aligned Nanorods in Alginate Capsules. Został on opracowany przez uczonych z Purdue University w Indianie, a wstępne wyniki jego testów zostały opisane w Frontiers in Robotics and AI.

Podobnie jak w przypadku innych systemów precyzyjnego dostarczania leków, na MANiAC-a zostaje załadowany odpowiednia substancja lecznicza, która jest transportowana w potrzebne miejsce przy pomocy zewnętrznego pola magnetycznego. Dopiero gdy MANiAC dotrze na miejsce, uwalnia swój ładunek.

Tak wygląda koncepcyjny mikrobot sterowany magnetycznie /Fot. Purdue University

To znakomite rozwiązanie, które ogranicza ryzyko wystąpienia działań niepożądanych w przypadku leków zażywanych doustnie lub wstrzykiwanych do krwiobiegu. Ponieważ za pomocą MANiAC lek jest uwalniany dopiero w konkretnym miejscu, potrzeba mniej substancji czynnej, bo nic nie jest „gubione” po drodze.

Każdy MANiAC składa się z grupy magnetycznych tzw. nanorodków niklowych, zamkniętych w miękkiej sferycznej powłoce alginianowej. Po poddaniu działaniu pola magnetycznego – które może być generowane przez elektromagnes umieszczony poza ciałem pacjenta – mikrobot zaczyna poruszać się zgodnie z kierunkiem obrotu. Poprzez powolne przesuwanie elektromagnesu, możliwe jest prowadzenie MANiAC-a z jednego miejsca w drugie.

Robot prowadzony za magnetyczną rękę

W testach laboratoryjnych mikroboty były w stanie wspinać się po przeszkodach o nachyleniu do 45o i poruszać się pod prąd podczas przepływu płynu podobnego do tego, jakiego doświadczają w CUN. Były również w stanie przemieszczać się po tkance mózgowej szczurów, a następnie zatrzymywać się w określonych miejscach tej tkanki, uwalniając zielony barwnik, który symulował lek.

Naukowcy mają teraz nadzieję, że kiedyś będzie możliwe wstrzyknięcie MANiAC do rdzenia kręgowego, a następnie poprowadzenie ich przez płyn mózgowo-rdzeniowy do mózgu, omijając barierę krew-mózg.

Wyniki te są wstępne, a samą metodę wciąż uważamy za eksperymentalną. Przedstawiliśmy jednak mocne dowody na to, że małe, miękkie, oparte na kapsułkach mikroboty mają potencjał do kontrolowanego, miejscowego dostarczania leków w chorobach układu nerwowego.

prof. David Cappelleri z Purdue University w Indianie