Биогибридные микророботы на основе бактерий созданы, чтобы бороться с раком

Ученые из Института интеллектуальных систем им. Макса Планка (Германия) объединили робототехнику с биологией, оснастив бактерии кишечной палочки искусственными компонентами для создания биогибридных микророботов. Во-первых, команда прикрепила к каждой бактерии несколько нанолипосом. Эти наношарики заключают в себе материал, который плавится в ближнем инфракрасном свете. В середине этих шариков находятся молекулы водорастворимых химиотерапевтических препаратов, которые высвобождаются, когда плавится оболочка.

Второй компонент, который исследователи прикрепили к бактерии, — это магнитные наночастицы. При воздействии магнитного поля частицы оксида железа служат дополнительным ускорителем для этого и без того очень подвижного микроорганизма. Таким образом, легче контролировать перемещение робобактерий. При этом веревка, связывающая липосомы и магнитные частицы с бактерией, представляет собой очень стабильный и трудно разрушаемый комплекс стрептавидина и биотина. Она может оказаться полезной при создании биогибридных микророботов.

Научная статья вышла в Science Advances, о ней сообщает Рhys.org.

Бактерии E. Coli (кишечная палочкаа) являются быстрыми и универсальными. Они могут перемещаться в самых разных материалах, начиная от жидкостей и заканчивая высоковязкими тканями. Но это еще не все, они также обладают высокоразвитыми сенсорными возможностями. Бактерии стремятся туда, где низкий уровень кислорода или высокая кислотность. Такие условия как раз преобладают вблизи опухолевой ткани.

Уже более века опухоли лечат с помощью инъекций бактерий. Микроорганизмы перетекают туда, где находится опухоль, растут там и таким образом активизируют иммунную систему больных.

Ученые искали способы еще больше увеличить сверхспособности этого микроорганизма. Они снабдили бактерии дополнительными компонентами, чтобы помочь в битве. Однако добавление искусственных компонентов — непростая задача. Исследователям из Штутгарта удалось оснастить 86 из 100 бактерий как липосомами, так и магнитными частицами.

Как только микророботы собираются в нужной точке, лазер ближнего инфракрасного диапазона генерирует лучи, запуская процесс плавления липосомы и высвобождение заключенных в ней лекарств. Низкий уровень pH или кислая среда также вызывают разрыв нанолипосом, поэтому лекарства автоматически высвобождаются рядом с опухолью.

«С помощью магнита мы можем точно направить частицы к опухоли. Теперь не только иммунная система пробуждается, но и дополнительные лекарства помогают уничтожить опухоль. При этом они проявляют свое действие там, где это необходимо, а не внутри всего тела», — говорит Биргюль Аколпоглу, первый автор публикации.