Впервые были разработаны нанороботы, способные доставлять лекарства непосредственно в глаза, не причиняя им вреда.
Технология нанороботов — это относительно новая методика, находящаяся в центре внимания ученых в лечении множества заболеваний . Нанороботы (также называемые наноботами) — это крошечные устройства, изготовленные из наночастиц, размером от 0.1 до 10 микрометров. Нанороботы обладают потенциалом для очень целенаправленной и точной доставки лекарств в организм человека . Нанороботы проектируются или конструируются таким образом, что они «притягиваются» только к больным клеткам и, таким образом, могут оказывать целенаправленное или прямое воздействие на эти клетки, не причиняя вреда здоровым клеткам . Как правило, для большинства заболеваний такая целенаправленная доставка лекарств может быть не обязательной, однако при сложных заболеваниях, таких как диабет или рак, она может быть очень полезна.
Заболевания сетчатки глаза
Лечение глазных заболеваний, как правило, направлено на уменьшение воспаления в глазу, восстановление повреждений и защиту или улучшение зрения. Здоровая сетчатка — тонкий слой ткани в задней части глаза — имеет решающее значение для хорошего зрения. Наша сетчатка состоит из миллионов светочувствительных клеток (палочек и колбочек) и нервных волокон/клеток, которые позволяют свету, попадающему в глаз, преобразовываться в электрические импульсы, достигающие мозга. Именно так зрительная информация принимается и обрабатывается нашим глазом и передается в мозг по зрительному нерву. Весь этот процесс обеспечивает зрение и контролирует то, как мы видим изображения. Заболевания сетчатки поражают любую ее часть. Для некоторых заболеваний сетчатки существует немного методов лечения, но они довольно сложны. Цель любого лечения — полностью остановить или замедлить развитие заболевания глаз и защитить зрение (сохранить, улучшить или восстановить его). Крайне важно выявлять проблемы с сетчаткой на ранней стадии, поскольку повреждение необратимо. Если не лечить, некоторые заболевания сетчатки могут привести к потере зрения или слепоте.
Чрезвычайно сложно лечить заболевания, поражающие сетчатку, потому что очень сложно доставлять целевые лекарства через плотную биологическую ткань, присутствующую в глазу. Хотя ткани глаза в основном состоят из воды, но они состоят из вязкого глазного яблока и плотной сети молекул (гиалуронана и коллагена), через которые частицы не могут легко проникнуть, поскольку они являются очень сильными барьерами. Чтобы направить лекарство в глаз, требуется большая точность. Это причина того, что традиционные методы, которые использовались для доставки лекарств в глаза, в основном основывались на случайной и пассивной диффузии молекул, и эти методы не подходят для доставки лекарств в заднюю часть глаза.
Нанороботы для лечения заболеваний сетчатки
Исследователи из Института интеллектуальных систем Макса Планка в Штутгарте вместе с командой разработали нанороботов («транспортных средств»), которые впервые могут проходить через плотную ткань глаза. Эти нанороботы были изготовлены с использованием вакуумной техники, в которой наночастицы на основе диоксида кремния наносили узор на пластину, которую затем помещали в вакуумную камеру под определенным углом при осаждении материала из диоксида кремния, такого как железо или никель. Затенение, вызванное малым углом, гарантирует, что материал осаждается только на наночастицах, которые затем принимают винтообразную структуру пропеллера. Эти нанороботы имеют ширину около 500 нм и длину 2 мкм, магнитные по своей природе и имеют форму микропропеллеров. Этот размер примерно в 200 раз меньше диаметра одной пряди человеческого волоса. Затем нанороботы покрываются антипригарным слоем биожидкости снаружи, чтобы предотвратить какое-либо прилипание между нанороботом и биологической белковой сетью в ткани глаза, когда нанороботы перемещаются по ней. Оптимальный размер нанороботов гарантирует, что они проскользнут через сетку биологической полимерной сети, не повредив чувствительную ткань глаза. Эти удивительные нанороботы могут быть загружены лекарствами или лекарствами и могут перемещаться сантиметр за сантиметром и нацеливаться на конкретную область глаза с помощью магнитных полей в реальном времени.
Ученые вводили тысячи нанороботов в свиной глаз с помощью иглы и применяли магнитное поле, которое подходило для движения нанороботов к сетчатке глаза в общей продолжительности 30 минут, начиная с инъекции. Они постоянно отслеживали путь, пройденный нанороботом, используя технику визуализации, которая обычно используется при диагностике глазных болезней. Этот метод уникален и малоинвазивен. Хотя пока это проявляется только в модельных системах или жидкостях. Ученые надеются, что в ближайшем будущем этот метод будет использоваться для загрузки нанороботов соответствующими терапевтическими средствами, и они достигнут других мягких плотных тканей в недоступных частях человеческого тела. Область наномедицины - использование нанороботов для терапии - привлекает большое внимание в последние несколько лет, и в настоящее время разрабатывается множество различных типов нанороботов, некоторые из которых используют процесс 3D-производства. Интересно, что почти миллиард нанороботов можно создать за несколько часов путем испарения диоксида кремния и других материалов, таких как железо, на кремниевую пластину в условиях высокого вакуума.
Источник (ы)
Чжигуан В. и др. 2018. Рой скользких микропропеллеров проникает в стекловидное тело глаза. Science Advances . 4(11). https://doi.org/10.1126/sciadv.aat4388
