Использование нанороботов для биологических и медицинских целей в последнее время стало широко обсуждаемой темой среди ученых. Не так давно наноинженеры разработали специальные устройства, которые могут перемещаться в легких и доставлять лекарства с целью лечения пневмонии. Согласно новому исследованию, нанороботы эффективно боролись с бактериями, вызывающими воспалительное состояние легких мышей, и показали впечатляющие результаты — 100% успешное лечение. Для сравнения, животные, которые не получали никакой терапии, умирали в течение нескольких дней после заражения.
Как микро- и нанороботы могут справиться с пневмонией
Нанароботы, крошечные устройства, изготавливаются с использованием клик-химии (эта концепция означает подход к синтезу молекул, похожих на лекарства, который может ускорить процесс открытия лекарств с помощью нескольких практичных и надежных реакций) для соединения полимерных наночастиц, покрытых нейтрофильными мембранами, с антибиотиками и природными микроскопическими водорослями, невидимыми невооруженным глазом. Такие роботы можно было бы использовать для доставки лекарств неинвазивным способом.
Благодаря движениям, обеспечиваемым водорослями, роботы могут перемещать и переносить лекарства непосредственно в пораженные участки легких. Наночастицы, наполненные лекарствами, представляют собой крошечные нетоксичные полимерные сферы, покрытые клеточными слоями нейтрофилов. Эти слои впитывают и противодействуют воспалению, появившемуся из-за бактерий и активности иммунитета организма. Это позволяет роботам минимизировать тяжелые воспалительные состояния, что делает их более эффективными при лечении инфекций.
В рамках исследования нанороботы были использованы для борьбы с тяжелым воспалительным заболеванием легких мышей. Исследователи поместили роботов в легкие мышей через трубку. В результате легкие мышей вернулись к здоровому состоянию после 7 дней терапии. Все животные, вылеченные этой терапией, выжили, в то время как те, кто не получал никакого лечения, умерли в течение 72 часов. Использование нанороботов доказало свою эффективность: по сравнению с внутривенным введением лекарств в кровь роботам требовалась гораздо меньшая доза лекарств: она была в 3 тысячи раз ниже, чем при инъекциях, для достижения того же результата.
Нанороботы оказались настолько эффективными, поскольку они помещали лекарство туда, куда оно должно было попасть, а не распространяли его по всему организму. Ученые отметили, что при внутривенной инъекции часто бывает так, что в легкие попадает лишь крошечная часть лекарств. Это объясняет, почему многие медикаментозные методы лечения работают не так хорошо, как необходимо, что приводит к высокой смертности у людей с самыми тяжелыми состояниями. Основываясь на этих деталях исследования на мышах, нанотехнологии могут в перспективе улучшить взаимодействие лекарств для борьбы с бактериями и сохранить больше жизней.
Следующие шаги
Исследование все еще находится на стадии проверки, в ходе которой анализируется, может ли такая концепция быть воплощена в реальность. Ученые планируют провести дополнительные исследования, чтобы выяснить взаимодействие нанороботов с иммунитетом. Сейчас исследования проверяют терапию с помощью этого метода и расширяют ее масштабы перед проведением тестов на других животных, а затем и на людях.
