Μικροσκοπικά ρομπότ καθάρισαν με επιτυχία την πνευμονία από τους πνεύμονες των ποντικών

Οι επιστήμονες μπόρεσαν να κατευθύνουν ένα σμήνος μικροσκοπικών ρομπότ κολύμβησης για να καθαρίσουν τα μικρόβια της πνευμονίας στους πνεύμονες των ποντικών, αυξάνοντας τις ελπίδες ότι μια παρόμοια θεραπεία θα μπορούσε να αναπτυχθεί για τη θεραπεία της θανατηφόρας βακτηριακής πνευμονίας στους ανθρώπους.

Τα μικρορομπότ κατασκευάζονται από κύτταρα φυκιών και καλύπτονται με ένα στρώμα νανοσωματιδίων αντιβιοτικών. Τα φύκια παρέχουν κίνηση μέσω των πνευμόνων, η οποία είναι το κλειδί για να είναι η θεραπεία στοχευμένη και αποτελεσματική.

Σε πειράματα, οι λοιμώξεις στα ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με τα άλγη ρομπότ εξαφανίστηκαν, ενώ τα ποντίκια που δεν υποβλήθηκαν σε θεραπεία πέθαναν όλα μέσα σε τρεις ημέρες.

Η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε στάδιο proof-of-concept, αλλά τα πρώτα σημάδια είναι πολλά υποσχόμενα.

«Με βάση αυτά τα δεδομένα ποντικιών, βλέπουμε ότι τα μικρορομπότ θα μπορούσαν ενδεχομένως να βελτιώσουν τη διείσδυση των αντιβιοτικών για να σκοτώσουν βακτηριακά παθογόνα και να σώσουν τη ζωή περισσότερων ασθενών», λέει ο Victor Nizet, γιατρός και καθηγητής παιδιατρικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο. P>

Τα νανοσωματίδια στα κύτταρα των φυκών αποτελούνται από μικροσκοπικές πολυμερείς σφαίρες επικαλυμμένες με μεμβράνες ουδετερόφιλων, ενός τύπου λευκών αιμοσφαιρίων. Αυτές οι μεμβράνες εξουδετερώνουν τα φλεγμονώδη μόρια που παράγονται από βακτήρια και το ανοσοποιητικό σύστημα του ίδιου του σώματος και τόσο τα νανοσωματίδια όσο και τα φύκια αποδομούνται φυσικά.

Η επιβλαβής φλεγμονή μειώνεται, βελτιώνοντας την καταπολέμηση της λοίμωξης και τα μικρορομπότ κολύμβησης είναι σε θέση να παρέχουν τη θεραπεία τους ακριβώς εκεί που χρειάζεται – είναι η ακρίβεια που κάνει αυτή την προσέγγιση να λειτουργεί τόσο καλά.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η θεραπεία με microbot ήταν πιο αποτελεσματική από μια ενδοφλέβια ένεση αντιβιοτικών – στην πραγματικότητα, η δόση της ένεσης έπρεπε να είναι 3.000 φορές υψηλότερη από αυτή που φορτώθηκε στα κύτταρα των φυκών για να επιτευχθεί το ίδιο αποτέλεσμα στα ποντίκια.

"Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν πώς η στοχευμένη χορήγηση φαρμάκου σε συνδυασμό με την ενεργή κίνηση από τα μικροφύκη βελτιώνει τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα", λέει ο Joseph Wang, νανομηχανικός από το UC San Diego.

Στους ανθρώπους, η πνευμονία που προκαλείται απόPseudomonas aeruginosa βακτήρια που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη μελέτη εμφανίζονται μετά την τοποθέτηση των ασθενών σε μηχανικό αναπνευστήρα στην εντατική θεραπεία. Η μόλυνση συχνά παρατείνει την παραμονή στο νοσοκομείο και αυξάνει σημαντικά τον κίνδυνο θανάτου.

Οι ερευνητές είναι βέβαιοι ότι η νέα τους μέθοδος μπορεί να κλιμακωθεί όπως απαιτείται και θα ήταν απλή η χορήγηση στους πνεύμονες ασθενών με αερισμό (τα μικρορομπότ παραδόθηκαν στα ποντίκια μέσω ενός σωλήνα στην τραχεία).

Στη συνέχεια για την ομάδα είναι περισσότερη έρευνα σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο τα μικρορομπότ αλληλεπιδρούν με το ανοσοποιητικό σύστημα, στη συνέχεια να κλιμακώσουν την εργασία και να την ετοιμάσουν για δοκιμή σε μεγαλύτερα ζώα – και, τελικά, σε ανθρώπους.

«Στόχος μας είναι να κάνουμε στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων σε πιο δύσκολα μέρη του σώματος, όπως οι πνεύμονες», λέει ο χημικός μηχανικός Liangfang Zhang από το UC San Diego. "Και θέλουμε να το κάνουμε με τρόπο ασφαλή, εύκολο, βιοσυμβατό και μακράς διαρκείας."

"Αυτό έχουμε δείξει σε αυτήν την εργασία."

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature Materials .