Nanoboți care pot înota în jurul unei răni și pot ucide bacteriile

Cercetătorii au creat particule autonome acoperite cu pete de „motoare” proteice. Ei speră că acești roboți vor transporta medicamente care salvează vieți prin fluidele corporale. A existat întotdeauna ceva seducător la un nanobot. Benzile desenate și filmele te imploră să-ți imaginezi aceste lucruri, de mii de ori mai subțiri decât un păr uman și capabile să circule în jurul unui corp și să repare un os sau să vindece o boală. Amploarea lor este insondabil de finită.

Posibilitățile lor, SF te vor face să crezi, sălbatic infinite. În timp ce această incongruență îl face perfect pentru locuitorii unei camere a scriitorilor care își dau seama cum să-l omoare pe James Bond, este și un fel de blestem. Cu siguranță nu putem lua în serios o astfel de tehnologie. Putem? Se pare că nanoboții sunt printre noi. De peste un deceniu, Samuel Sánchez, chimist la Institutul de Bioinginerie din Catalonia, din Barcelona, ​​a imaginat nanoboți care ar putea transporta sarcini utile, cum ar fi medicamentele împotriva cancerului sau antibioticele, prin fluidele vâscoase ale corpului. Imaginează-ți o particulă sferică de silice, care funcționează ca un șasiu. Sánchez a arătat că îi puteți puncta suprafața cu o mizerie de proteine ​​speciale care propulsează particula prin fluid, ca niște mici motoare. Laboratorul său a experimentat cu diferite șasiuri, motoare și marfă. În cercetările publicate la sfârșitul lunii aprilie, aceștia și-au unit forțele cu cercetătorii în domeniul antibioticelor. Echipa a încărcat nanoboți de silice cu antibiotice experimentale – inclusiv unul derivat din venin de viespi – pentru a trata rănile infectate la șoareci. Nanoboții, care au fost aruncați pe un capăt al unei răni infectate, au călătorit prin piele pentru a trata întreaga zonă – primul raport despre nanoboții care ucid bacteriile la animale. „Vedem că toată rana este acoperită. Aparatele pot călători de fapt în jurul rănii și pot elimina infecția pe măsură ce merg”, spune César de la Fuente, un bioinginer la Universitatea din Pennsylvania, care a condus proiectul împreună cu Sánchez.

Sursa foto: internet

Antibioticele și chimioterapiile sunt adesea molecule mici. Se mișcă după orice lichid în care se află. Dacă pompați ciprofloxacină în venele cuiva pentru a trata o infecție a sângelui, fluxul sanguin va duce acel antibiotic oriunde trebuie să meargă. „De obicei, antibioticul ucide bacteriile din jurul zonei în care îl puneți, dar antibioticul în sine nu poate călători cu adevărat”, spune de la Fuente. De aceea, aceste medicamente au nevoie de mini-motoare. Sánchez își imaginează un nanobot care livrează medicamente pentru infecții în fluide vâscoase, cum ar fi sebumul, sau cancere în apropierea fluidelor stagnante, cum ar fi cele din vezica urinară. „În locurile în care vâscozitatea este mare sau difuzia este foarte scăzută, acolo aveți nevoie de mișcare”, spune Sánchez. „Dacă nu ai mișcare sau propulsie, atunci nu vei ajunge niciodată de la punctul A la B.” „Este o demonstrație frumoasă a puterii sistemelor active”, spune Jan van Hest, chimist bioorganic la Universitatea de Tehnologie Eindhoven din Olanda, care nu a fost implicat în lucrare. Nanoboții probabil nu vor înlocui antibioticele uzuale, deoarece acestea trebuie să fie adesea simple și ieftine. Cu toate acestea, van Hest subliniază rapid câteva alte situații în care obținerea mișcării merită cheltuiala și bătaia de cap a nanoboților: dezasamblarea cheagurilor de sânge și menținerea implanturilor de șold fără infecții. „Mi-aș putea imagina asta – să-i las să meargă în jurul interfeței dintre implant și țesutul infectat”, spune el.

De la Fuente este, de asemenea, încântat de această nouă cale, deoarece oamenii de știință s-au străduit să inventeze noi antibiotice și noi modalități de a le administra. „Când am văzut că infecția s-a rezolvat”, spune el, „acea a fost dovada. Sunt convins că acest lucru poate avea un viitor în încercarea de a rezolva mai eficient infecțiile.” Apoi, un set separat de șoareci a primit mii de roboți antimicrobieni administrați într-o picătură mică. Unii șoareci au primit roboți încărcați cu LL-37, alții au primit roboți cu K7-Pol. Echipa a acoperit fiecare rană cu niște uree netoxică, așteptându-se ca roboții să înghită combustibilul și să acopere mai mult teren. Exact asta s-a întâmplat. Rănile care au primit antibiotice fără roboți s-au îmbunătățit doar local. Numărul de bacterii a scăzut de 100 până la 1.000 de ori, dar numai la extremitatea rănii unde a fost administrată doza. Restul rănii s-a descurcat așa cum ar fi fost dacă nu ar fi primit niciun tratament. Dar nanoboții care transportau oricare dintre peptide antimicrobiene au tratat întreaga rană și au redus numărul de bacterii din interiorul plăgii de 100 până la 1.000 de ori pe toată lungimea acesteia, la niveluri pe care un sistem imunitar le-ar putea gestiona. Și pentru a încheia totul, când oamenii de știință au reținut combustibilul cu uree, au descoperit că robotii cu antibiotice nu au vindecat întreaga infecție. Fără acest combustibil, au funcționat doar local, la fel cum au făcut medicamentele fără roboți. Combustibilul era esențial, ceea ce înseamnă că mișcarea motorului era esențială, a concluzionat echipa. Rezultatul este unul dintre cele mai concludente exemple de utilizări practice ale nanomotoarelor, conform lui van Hest. „Este întotdeauna foarte dificil de stabilit dacă acesta este într-adevăr un efect al motilității particulei”, spune el. „În acest caz, dovada este directă și clară.” Sursa: wired.com