นาโนบอทที่ขับเคลื่อนตัวเองทำให้เนื้องอกในกระเพาะปัสสาวะหดตัวลง 90% - โลกฟิสิกส์

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-caption="การรักษาที่ตรงเป้าหมาย การสะสมของนาโนบอทในเนื้องอกที่มองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ (เอื้อเฟื้อโดย: IRB บาร์เซโลนา)”>

ลองจินตนาการถึงกองทัพของอนุภาคที่ปกคลุมไปด้วยไอโซโทปรังสีที่ขับเคลื่อนตัวเองได้ ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าฝุ่นผงถึง 2500 ถึง 10,000 เท่า ซึ่งเมื่อฉีดเข้าไปในร่างกายแล้ว ก็จะค้นหาและเกาะติดกับเนื้องอกที่เป็นมะเร็งเพื่อทำลายพวกมัน ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์เหรอ? ไม่เช่นนั้นสำหรับหนูที่เป็นมะเร็งกระเพาะปัสสาวะ

นักวิจัยในสเปนรายงานว่าอนุภาคนาโนที่มีกัมมันตภาพรังสีไอโอดีนและขับเคลื่อนตัวเองเมื่อทำปฏิกิริยากับยูเรียมีความสามารถในการแยกแยะเนื้องอกในกระเพาะปัสสาวะที่เป็นมะเร็งจากเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี “นาโนบอต” เหล่านี้จะเจาะเมทริกซ์นอกเซลล์ของเนื้องอกและสะสมอยู่ภายใน ส่งผลให้การบำบัดด้วยนิวไคลด์กัมมันตรังสีสามารถไปถึงเป้าหมายที่แม่นยำได้ ในการศึกษาวิจัยที่ สถาบันวิศวกรรมชีวภาพแห่งคาตาโลเนีย (IBEC) ในบาร์เซโลนา หนูที่ได้รับการรักษาในขนาดเดียวสามารถลดขนาดของเนื้องอกในกระเพาะปัสสาวะได้ถึง 90% เมื่อเทียบกับสัตว์ที่ไม่ได้รับการรักษา

แนวทางใหม่นี้อาจปฏิวัติการรักษามะเร็งกระเพาะปัสสาวะในวันหนึ่ง มะเร็งกระเพาะปัสสาวะเป็นมะเร็งที่พบมากเป็นอันดับ 600,000 ของโลก โดยมีผู้ป่วยรายใหม่ที่ได้รับการวินิจฉัยมากกว่า 2022 รายในปี 220,000 และมีผู้เสียชีวิตมากกว่า XNUMX รายทั่วโลก ตามรายงานของ Global Cancer Observatory ขององค์การอนามัยโลก

มะเร็งกระเพาะปัสสาวะไม่รุกรานกล้ามเนื้อ ซึ่งคิดเป็น 75% ของผู้ป่วย ปัจจุบันได้รับการรักษาโดยการผ่าตัดเนื้องอก ตามด้วยการฉีดยาเคมีบำบัดหรือยาภูมิคุ้มกันบำบัดเข้าไปในกระเพาะปัสสาวะ อย่างไรก็ตาม การนำส่งยาเป็นเรื่องที่ท้าทายเป็นพิเศษ เนื่องจากมีความสามารถในการซึมผ่านของท่อปัสสาวะต่ำ (เนื้อเยื่อที่บุด้านในของทางเดินปัสสาวะ) ปริมาณปัสสาวะที่บรรจุอยู่ และการชะล้างยาในภายหลัง กระบวนการนี้ยังทำให้ผู้ป่วยไม่สะดวก เนื่องจากต้องพลิกร่างกายเป็นระยะๆ ขณะที่นอนคว่ำเพื่อให้ยาเข้าถึงผนังกระเพาะปัสสาวะทุกด้าน หลังการรักษา มีความเสี่ยง 30–70% ที่จะเกิดขึ้นอีกภายในห้าปี

เพื่อปรับปรุงผลลัพธ์ทางคลินิก ผู้วิจัยหลัก ซามูเอลซานเชซ และเพื่อนร่วมงานตั้งเป้าที่จะพัฒนาการรักษามะเร็งกระเพาะปัสสาวะที่เป็นนวัตกรรมและมีประสิทธิภาพมากขึ้น และในกระบวนการนี้จะช่วยลดอัตราการกลับเป็นซ้ำ นอกจากนี้ การบำบัดด้วยโดสเดียวจะช่วยลดต้นทุนการรักษาได้อย่างมาก ซึ่งปัจจุบันต้องเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลประมาณ 14 ถึง XNUMX ครั้ง

ทีมงานสร้างนาโนบอตจากอนุภาคนาโนซิลิกาที่มีรูพรุนซึ่งมีส่วนประกอบการทำงานต่างๆ บนพื้นผิว ซึ่งรวมถึงไอโซโทปรังสีสำหรับการแสดงภาพ PET หรือการบำบัดด้วยนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี และยูรีเอสโปรตีน ซึ่งทำปฏิกิริยากับยูเรียในปัสสาวะ และทำให้เกิดการขับเคลื่อนของนาโนบอต

เขียนเข้า นาโนเทคโนโลยีธรรมชาตินักวิจัยรายงานว่าเมื่อพวกเขาเติมหยดนาโนบอตลงในสารละลายที่มียูเรีย 300 มิลลิโมลาร์ นาโนบอตจะแสดงการเคลื่อนไหวเป็นฝูง ก่อตัวเป็นส่วนหน้าที่กระฉับกระเฉงและมีพลัง และกระแสน้ำวนสามมิติ หากไม่มียูเรีย นาโนบอตก็จะตกตะกอนใกล้กับบริเวณที่เติมเข้าไป

เพื่อตรวจสอบว่านาโนบอทสามารถเข้าถึงเนื้องอกได้หรือไม่ ในร่างกายทีมงานได้ประเมินพฤติกรรมของพวกเขาในหนูที่มีเนื้องอก ภาพเอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) แสดงให้เห็นว่าสัญญาณจากนาโนบอตที่มีป้ายกำกับรังสีนั้นอยู่ร่วมกับตำแหน่งของเนื้องอก ตามที่กำหนดโดย MRI โดยมีกัมมันตภาพรังสีเป็นหลักที่บริเวณเนื้องอกเป้าหมายเป็นหลัก มีเพียงหนูที่ฉีดนาโนบอตร่วมกับยูเรียเท่านั้นที่แสดงการสะสมอย่างมากในมวลเนื้องอก โดยนาโนบอตที่ส่งในน้ำ และการควบคุมอนุภาคนาโน (ที่ไม่มียูเรีย) ที่ส่งในน้ำหรือยูเรียแสดงการดูดซึมของเนื้องอกน้อยที่สุด

นักวิจัยแนะนำว่าการเคลื่อนที่ของนาโนบอทช่วยให้พวกมันเจาะมวลเนื้องอกได้ “นาโนบอตขาดแอนติบอดีจำเพาะในการรับรู้เนื้องอก และเนื้อเยื่อของเนื้องอกมักจะแข็งกว่าเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี แต่นี่ไม่ใช่กรณีของเนื้องอกในกระเพาะปัสสาวะ” ผู้เขียนร่วมคนแรกอธิบาย เมอริทเซลล์ เซอร์รา คาซาบลังกา ของไอเบค “เราสังเกตเห็นว่าหุ่นยนต์นาโนเหล่านี้สามารถสลายเมทริกซ์นอกเซลล์ของเนื้องอกได้โดยการเพิ่มค่า pH ในพื้นที่ผ่านปฏิกิริยาเคมีที่ขับเคลื่อนตัวเอง ปรากฏการณ์นี้สนับสนุนการแทรกซึมของเนื้องอกมากขึ้น” นักวิจัยเชื่อว่านาโนบอตชนกับยูโรทีเลียมราวกับเป็นผนัง แต่ทะลุเข้าไปในเนื้องอกซึ่งมีฟองมากกว่า

ทีมงานตั้งข้อสังเกตว่าการระบุนาโนบอทในภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ของเนื้อเยื่อที่ผ่านั้นเป็นเรื่องที่ท้าทาย หลังจากที่เทคนิคการใช้กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลล้มเหลว นักวิจัยจาก ไออาร์บี บาร์เซโลน่า พัฒนาระบบกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แผ่นแสงโดยใช้แสงเลเซอร์ระนาบ ซึ่งสามารถสแกนชั้นต่างๆ ของกระเพาะปัสสาวะ และสร้างโครงสร้างใหม่ทั้งหมดแบบ 3 มิติของอวัยวะทั้งหมดได้

“ระบบกล้องจุลทรรศน์แผ่นแสงยืดหยุ่นแบบกระจายที่เราพัฒนาขึ้นช่วยให้เราสามารถกำจัดแสงที่สะท้อนจากเนื้องอกได้ ช่วยให้เราสามารถระบุและค้นหาอนุภาคนาโนทั่วทั้งอวัยวะโดยไม่ต้องติดฉลากล่วงหน้าด้วยความละเอียดที่ไม่เคยมีมาก่อน” กล่าว จูเลียน โคลอมเบลลี จาก IRB บาร์เซโลนา

แบคทีเรียที่ได้รับการออกแบบจะดึงดูดไอโซโทปรังสีที่ฆ่ามะเร็งเข้าไปในเนื้องอก

เพื่อประเมินผลการรักษาของเทคนิคนี้ ทีมงานได้ติดป้ายกำกับนาโนบอตด้วยไอโอดีน-131 (¹³¹I ซึ่งเป็นไอโซโทปรังสีที่ใช้กันทั่วไปในการบำบัดด้วยนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี) และจ่ายให้กับหนูที่มีเนื้องอก การรักษาด้วยการลดขนาดยา ¹³¹I-nanobots ในยูเรียยับยั้งการเติบโตของเนื้องอกในขณะที่ให้ยาในปริมาณสูง ¹³¹I-nanobots ที่บริหารในยูเรียทำให้ปริมาตรเนื้องอกลดลงเกือบ 90% เมื่อเทียบกับสัตว์ที่ไม่ได้รับการรักษา

ซานเชซบอก โลกฟิสิกส์ ขั้นตอนต่อไปของทีมคือการห่อหุ้มยาขนาดเล็กที่ใช้ในเคมีบำบัดในปัจจุบัน และดำเนินการทดสอบประสิทธิภาพของนาโนบอทในฐานะตัวพายาต่อไป ในที่สุดพวกเขาก็ตั้งใจที่จะขยายขนาดนาโนบอทและศึกษาเส้นทางการกำกับดูแลเพื่อก้าวไปสู่การทดลองทางคลินิกครั้งแรกในอีกสามถึงสี่ปีข้างหน้าผ่านโครงการแยกตัวของ IBEC การบำบัดด้วยนาโนบอท.

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90/