बायोहाइब्रिड माइक्रोरोबोट्स, जो प्राकृतिक सूक्ष्म जीवों की गतिशीलता को सिंथेटिक घटकों की बहुक्रियाशीलता के साथ जोड़ते हैं, का अध्ययन विशुद्ध रूप से सिंथेटिक माइक्रोरोबोट्स के विकल्प के रूप में किया जा रहा है। जैव-संगत और विकृत सामग्रियों पर आधारित डिज़ाइन उपयोग के लिए नए प्लेटफ़ॉर्म के रूप में काम करते हैं vivo मेंबायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए माइक्रोरोबोट्स की क्षमता को बढ़ाना। हाल ही में किए गए एक अध्ययन में बताया गया है प्रकृति सामग्री, शोधकर्ताओं ने फेफड़ों की बीमारी के इलाज के लिए एंटीबायोटिक दवाओं के सक्रिय वितरण के लिए नैनोपार्टिकल-संशोधित शैवाल से युक्त एक बायोइंस्पायर्ड माइक्रोरोबोट प्लेटफॉर्म का वर्णन किया है।
नैनोइंजीनियर पर यूसी सैन डिएगो जैकब्स स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग न्युट्रोफिल्स (एक प्रकार की श्वेत रक्त कोशिका) की झिल्लियों के साथ लेपित ड्रग-लोडेड पॉलीमर नैनोपार्टिकल्स (NPs) के साथ इसकी सतह को कवर करके संशोधित माइक्रोएल्गे, एक प्राकृतिक जीव। शोधकर्ताओं ने अपने नए डिजाइन को "शैवाल-एनपी-रोबोट" नाम दिया।
काम की प्रयोगशालाओं के बीच एक संयुक्त प्रयास है जोसेफ वांग, सूक्ष्म और नैनोरोबोटिक्स अनुसंधान में एक विशेषज्ञ, और लियांगफैंग झांग, जिनकी विशेषज्ञता संक्रमण और अन्य बीमारियों के इलाज के लिए सेल-मिमिकिंग नैनोकणों के विकास में निहित है। शोधकर्ताओं ने पहले शैवाल-एनपी-रोबोट का परीक्षण करना चुना vivo में जीवाणु फेफड़ों के संक्रमण का इलाज करने के लिए एंटीबायोटिक वितरण।
शोधकर्ताओं ने क्लिक रसायन का उपयोग करके शैवाल को संशोधित किया (जिसने रसायन विज्ञान के लिए 2022 का नोबेल पुरस्कार जीता) एंटीबायोटिक-लोडेड पॉलीमर एनपी के साथ एल्गल सतह को युगल करने के लिए। इसके बाद, उन्होंने श्वासनली में डाली गई एक ट्यूब के माध्यम से बैक्टीरिया निमोनिया के साथ सीधे चूहों के फेफड़ों में शैवाल-एनपी-रोबोट को प्रशासित किया।
शैवाल फेफड़ों में तैरने की गति प्रदान करते हैं, जिससे माइक्रोरोबोट्स चारों ओर घूम सकते हैं और जानवरों के फेफड़ों में बैक्टीरिया को सीधे एंटीबायोटिक्स पहुंचा सकते हैं। शैवाल-एनपी-रोबोट ने निमोनिया पैदा करने वाले बैक्टीरिया को सुरक्षित रूप से समाप्त कर दिया, जिसमें सभी उपचारित चूहे पिछले 30 दिनों तक जीवित रहे। इसके विपरीत, अनुपचारित चूहे तीन दिनों के भीतर मर गए। टीम ने नोट किया कि रक्तप्रवाह में एंटीबायोटिक दवाओं के इंजेक्शन की तुलना में माइक्रोरोबोट्स के साथ उपचार अधिक प्रभावी था।
माइक्रोरोबोट सतह पर न्यूट्रोफिल की उपस्थिति चूहों के फेफड़ों में बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित सूजन अणुओं को बेअसर करने में मदद करती है, साथ ही जानवर की प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा भी। जीवित शैवाल माइक्रोरोबोट्स का उपयोग करके प्रसव की यह विधि, मैक्रोफेज (एक अन्य प्रकार की श्वेत रक्त कोशिका) द्वारा फागोसाइटोसिस को प्रभावी ढंग से रोकती है और संक्रमित फेफड़ों के अंदर शैवाल-एनपी-रोबोट की अवधारण को लम्बा खींचती है। यह एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है क्योंकि मैक्रोफेज प्रतिरक्षा प्रणाली के अंदर किसी भी बाहरी पदार्थ को निगलना और पचाना पसंद करते हैं।
निकासी तंत्र में और अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने नकली फेफड़ों के तरल पदार्थ में शैवाल-एनपी-रोबोट के गति और कार्गो-वाहक व्यवहार का अध्ययन किया। सिमुलेशन अध्ययन के साथ संयुक्त vivo में ड्रग डिलीवरी ड्रग से भरे शैवाल-एनपी-रोबोट के साथ चिकित्सीय प्रभावकारिता को सुरक्षित रूप से प्रदान करने की प्लेटफॉर्म की क्षमता पर प्रकाश डालती है।
बैक्टीरिया आधारित माइक्रोरोबोट कैंसर की दवा वितरण की क्षमता दिखाते हैं
"चतुर्थ इंजेक्शन के साथ, कभी-कभी एंटीबायोटिक दवाओं का केवल एक बहुत ही छोटा अंश फेफड़ों में पहुंच जाएगा। यही कारण है कि निमोनिया के लिए कई मौजूदा एंटीबायोटिक उपचार आवश्यक रूप से काम नहीं करते हैं, जिससे सबसे बीमार रोगियों में मृत्यु दर बहुत अधिक हो जाती है," सह-लेखक कहते हैं विक्टर निजेट.
यह शोध अभी भी अवधारणा के प्रमाण के स्तर पर है। भविष्य के कदमों में प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ माइक्रोरोबोट्स की बातचीत के अंतर्निहित तंत्र को समझना शामिल है। हालाँकि, झांग का मानना है कि नया डिज़ाइन लक्षित दवा वितरण के क्षेत्र में सीमाओं को आगे बढ़ाएगा।
