Биотехнологи превратили микроводоросли в биороботов для доставки химиотерапии
Ученые из Китая и Великобритании создали микророботов на основе клеток микроводорослей. Они могут доставлять препарат прямо в опухоль под управлением магнитного поля, ультразвука и нейросети.
Источник: Новости науки. Художественная иллюстрация.
МОСКВА, 22 июня. /Новости науки/. Китайские и британские биотехнологи предложили использовать клетки микроводорослей как основу для микророботов, которые доставляют химиотерапевтический препарат прямо в опухоль. Разработка может снизить общую лекарственную нагрузку на организм и повысить точность лечения рака мочевого пузыря, сообщила пресс-служба Эдинбургского университета.
Основой микророботов стали клетки микроводорослей Coscinodiscus granii. По форме они напоминают небольшие таблетки и имеют пористый кремниевый панцирь. Ученые заполнили эти клетки двумя компонентами: магнитными наночастицами из магнетита и противоопухолевым препаратом доксирубицином.
«Основой для наших микророботов служат микроводоросли вида Coscinodiscus granii, похожие по форме на таблетки. Мы можем отслеживать их движение по организму в режиме реального времени, что позволяет направлять их в сторону опухоли и высвобождать лекарство в той ее точке, где оно наиболее быстро проникнет в ткань», — сказал научный сотрудник Эдинбургского университета Чжоу Ци.
Чтобы лекарство не выходило раньше времени, исследователи покрыли микрочастицы тонкой оболочкой из биоразлагаемого полимера. Она закрывает поры в панцире водорослей и защищает содержимое до того момента, когда микророботы достигнут опухоли. Движением таких структур можно управлять с помощью внешнего магнитного поля, а их положение — отслеживать ультразвуком.
Для управления системой ученые разработали нейросеть. Она следит за положением микрочастиц внутри органа и направляет их так, чтобы максимальная концентрация препарата возникала именно в опухоли. Работу подхода проверили на мышах с моделью рака мочевого пузыря человека.
Опыты показали, что весь процесс доставки лекарства занимает около 30 минут. При этом эффективная концентрация доксирубицина в опухоли была в десять раз выше, чем при существующих способах лечения. Через неделю терапии исследователи зафиксировали почти полное уничтожение опухоли у подопытных животных.
По словам авторов работы, такой подход может быть полезен не только при раке мочевого пузыря, но и при других труднодоступных опухолях. Сейчас лечение многих злокачественных новообразований ограничено тем, что препараты плохо проникают в толщу опухоли. Из-за этого врачам приходится повышать дозы лекарств, что усиливает побочные эффекты и повышает риск осложнений.
Разработка пока прошла доклиническую проверку на животных. Следующим этапом должны стать дополнительные исследования безопасности, точности управления микророботами и эффективности метода перед возможными испытаниями у людей.
Основой микророботов стали клетки микроводорослей Coscinodiscus granii. По форме они напоминают небольшие таблетки и имеют пористый кремниевый панцирь. Ученые заполнили эти клетки двумя компонентами: магнитными наночастицами из магнетита и противоопухолевым препаратом доксирубицином.
«Основой для наших микророботов служат микроводоросли вида Coscinodiscus granii, похожие по форме на таблетки. Мы можем отслеживать их движение по организму в режиме реального времени, что позволяет направлять их в сторону опухоли и высвобождать лекарство в той ее точке, где оно наиболее быстро проникнет в ткань», — сказал научный сотрудник Эдинбургского университета Чжоу Ци.
Чтобы лекарство не выходило раньше времени, исследователи покрыли микрочастицы тонкой оболочкой из биоразлагаемого полимера. Она закрывает поры в панцире водорослей и защищает содержимое до того момента, когда микророботы достигнут опухоли. Движением таких структур можно управлять с помощью внешнего магнитного поля, а их положение — отслеживать ультразвуком.
Для управления системой ученые разработали нейросеть. Она следит за положением микрочастиц внутри органа и направляет их так, чтобы максимальная концентрация препарата возникала именно в опухоли. Работу подхода проверили на мышах с моделью рака мочевого пузыря человека.
Опыты показали, что весь процесс доставки лекарства занимает около 30 минут. При этом эффективная концентрация доксирубицина в опухоли была в десять раз выше, чем при существующих способах лечения. Через неделю терапии исследователи зафиксировали почти полное уничтожение опухоли у подопытных животных.
По словам авторов работы, такой подход может быть полезен не только при раке мочевого пузыря, но и при других труднодоступных опухолях. Сейчас лечение многих злокачественных новообразований ограничено тем, что препараты плохо проникают в толщу опухоли. Из-за этого врачам приходится повышать дозы лекарств, что усиливает побочные эффекты и повышает риск осложнений.
Разработка пока прошла доклиническую проверку на животных. Следующим этапом должны стать дополнительные исследования безопасности, точности управления микророботами и эффективности метода перед возможными испытаниями у людей.
