Doğal mikroorganizmaların hareketliliği ile sentetik bileşenlerin çok işlevliliğini birleştiren biyohibrit mikro robotlar, tamamen sentetik mikro robotlara bir alternatif olarak incelenmektedir. Biyouyumlu ve deforme olabilen malzemelere dayalı tasarımlar, kullanım için yeni platformlar olarak hizmet vermektedir. in vivo, biyomedikal uygulamalar için mikrorobotların potansiyelini arttırmak. Bildirilen yakın tarihli bir çalışmada Doğa Malzemeleri, araştırmacılar, akciğer hastalığını tedavi etmek için aktif antibiyotik iletimi için nanoparçacıkla modifiye edilmiş alglerden oluşan, biyolojik olarak ilham alan bir mikrorobot platformunu tanımlıyor.
Nano mühendisler UC San Diego Jacobs Mühendislik Okulu doğal bir organizma olan değiştirilmiş mikroalgler, yüzeyini nötrofillerin (bir tür beyaz kan hücresi) zarlarıyla kaplanmış ilaç yüklü polimer nanopartiküller (NP'ler) ile kaplayarak. Araştırmacılar yeni tasarımlarına "alg-NP-robot" adını verdiler.
Çalışma, laboratuvarlar arasında ortak bir çabadır. Joseph Wang, mikro ve nanorobotik araştırmalarında uzman ve Liangfang Zhanguzmanlığı, enfeksiyonları ve diğer hastalıkları tedavi etmek için hücreyi taklit eden nanoparçacıklar geliştirmekte yatmaktadır. Araştırmacılar önce alg-NP-robotunu test etmeyi seçtiler. in vivo bakteriyel akciğer enfeksiyonlarını tedavi etmek için antibiyotik verilmesi.
Araştırmacılar, tıklama kimyasını kullanarak algleri değiştirdiler (2022 Nobel Kimya Ödülü'nü kazanan) alg yüzeyini antibiyotik yüklü polimer NP'lerle birleştirmek için. Daha sonra, alg-NP-robotunu, trakeaya yerleştirilmiş bir tüp aracılığıyla doğrudan bakteriyel pnömonili farelerin akciğerlerine uyguladılar.
Algler, akciğerlerde yüzme hareketi sağlayarak mikro robotların hareket etmesine ve antibiyotikleri doğrudan hayvanların akciğerlerindeki bakterilere iletmesine olanak tanır. Yosun-NP-robotları, zatürreye neden olan bakterileri güvenli bir şekilde ortadan kaldırdı ve tedavi edilen tüm fareler 30 günden uzun süre hayatta kaldı. Buna karşılık, tedavi edilmeyen fareler üç gün içinde öldü. Ekip, mikro robotlarla yapılan tedavinin, kan dolaşımına antibiyotik enjeksiyonundan daha etkili olduğunu kaydetti.
Mikrorobot yüzeyinde nötrofillerin varlığı, farelerin akciğerlerindeki bakterilerin yanı sıra hayvanın bağışıklık sistemi tarafından üretilen enflamatuar molekülleri nötralize etmeye yardımcı olur. Canlı alg mikro robotları kullanan bu dağıtım yöntemi, makrofajlar (başka bir beyaz kan hücresi türü) tarafından fagositozu etkili bir şekilde engeller ve alg-NP-robotların enfekte akciğerlerde tutulmasını uzatır. Makrofajlar, bağışıklık sistemi içindeki herhangi bir yabancı maddeyi yutmayı ve sindirmeyi sevdiği için bu önemli bir başarıdır.
Temizleme mekanizması hakkında daha fazla bilgi edinmek için araştırmacılar, simüle edilmiş akciğer sıvısındaki alg-NP-robotlarının hareketini ve kargo taşıma davranışını incelediler. Simülasyon çalışması ile birleştirilmiş in vivo ilaç dağıtımı, platformun ilaç yüklü alg-NP-robotları ile güvenli bir şekilde terapötik etkinlik sağlama potansiyelini vurgulamaktadır.
Bakteri tabanlı mikro robotlar, kanser ilacı dağıtımı için potansiyel gösteriyor
"IV enjeksiyonla, bazen antibiyotiklerin çok küçük bir kısmı akciğerlere girer. Bu nedenle, pnömoni için mevcut birçok antibiyotik tedavisi gerektiği gibi çalışmıyor ve en hasta hastalarda çok yüksek ölüm oranlarına yol açıyor'' diyor ortak yazar Victor Nizet.
Bu araştırma henüz kavram kanıtlama aşamasındadır. Gelecekteki adımlar, mikro robotların bağışıklık sistemi ile etkileşiminin altında yatan mekanizmaların anlaşılmasını içerir. Ancak Zhang, yeni tasarımın hedeflenen ilaç dağıtımı alanında sınırları zorlayacağına inanıyor.
