Μικρορομπότ ενεργοποιημένα με λέιζερ για στοχευμένη αντιμετώπιση καρκινικών όγκων

Δευτέρα, 29 Ιουλίου 2019

Μικρορομπότ που χορηγούν φάρμακα σε συγκεκριμένα σημεία του σώματος για την αντιμετώπιση όγκων, ελεγχόμενα από το εξωτερικό του σώματος, αναπτύσσουν ερευνητές του Caltech.

«Η ιδέα του μικρορομπότ είναι πραγματκά καλή επειδή μπορείς να στείλεις μικροσκοπικά μηχανήματα ακριβώς εκεί που τα χρειάζεσαι» λέει ο Λιχόνγκ Γουάνγκ, καθηγητής ιατρικής μηχανολογίας και ηλεκτρολόγων μηχανικών στο Caltech. «Θα μπορούσε να είναι χορήγηση φαρμάκων, ή προσχεδιασμένη μικροεπέμβαση».

Τα μικρορομπότ αποτελούν κοινό ερευνητικό πρόγραμμα του Γουάνγκ και του Γουέι Γκάο, επίκουρου καθηγητή ιατρικής μηχανολογίας, και προορίζονται για την αντιμετώπιση όγκων στην πεπτική οδό. Αποτελούνται από μικροσκοπικές σφαίρες μαγνησίου, επικαλυμμένες με λεπτά στρώματα χρυσού και παριλενίου, ενός πολυμερούς που μπορεί να αντιστέκεται στην πέψη. Τα στρώματα αυτά αφήνουν ένα κυκλλικό τμήμα της σφαίρας ακάλυπτο, το οποίο αντιδρά με τα πεπτικά υγρά, παράγοντας μικρές φυσαλίδες. Οι φυσαλίδες αυτές προωθούν τη σφαίρα, μέχρι που συγκρούεται με κοντινούς ιστούς.

Ένα στρώμα φαρμάκου βρίσκεται ανάμεσα στη σφαίρα και στην επικάλυψη παριλενίου. Επίσης, για περαιτέρω προστασία, τα μικρορομπότ βρίσκονται σε μικροκάψουλες από κερί παραφίνης. Σε αυτό το στάδιο, οι σφαίρες μπορούν να μεταφέρουν φάρμακα, αλλά δεν έχουν τη δυνατότητα να τα χορηγούν σε συγκεκριμένα σημεία. Για αυτόν τον σκοπό, οι Γουάνγκ και Γκάο χρησιμοποιούν την τεχνική PACT (photoacoustic computed tomography), που χρησιμοποιεί παλμούς υπέρυθρου φωτός λέιζερ. Το υπέρθυρο λέιζερ διαπερνά τους ιστούς και απορροφάται από μόρια αιμοσφαιρίνης σε ερυθρά κύτταρα: Τα μόρια δονούνται και οι δονήσεις αυτές εντοπίζονται από αισθητήρες που βρίσκονται πάνω στο δέρμα. Τα δεδομένα από αυτούς τους αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία εικόνων για τις εσωτερικές δομές του σώματος.

Ο Γουάνγκ είχε δείξει στο παρελθόν πως διάφορα είδη PACT μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό όγκων στο στήθος, ή ακόμα και μεμονωμένων καρκινικών κυττάρων. Όσον αφορά στα μικρορομπότ, η τεχνική αυτή έχει δύο σκοπούς: Ο πρώτος είναι η λήψη εικόνων. Χρησιμοποιώντας το PACT, οι ερευνητές μπορούν να βρουν όγκους στην πεπτική οδό και επίσης να παρακολουθούν τη θέση των μικρορομπότ, που εμφανίζονται καθαρά στις εικόνες. Όταν τα μικρορομπότ πλησιάζουν τον όγκο, ενεργοποιούνται από μια ακτίνα λέιζερ υψηλής ισχύος. Δεδομένου πως τα μικρορομπότ απορροφούν το υπέρυθρο φως τόσο δυνατά, θερμαίνονται, μια αποτέλεσμα να λιώνει το κερί γύρω τους και να εκτίθενται στα πεπτικά υγρά. Σε αυτό το σημείο ενεργοποιούνται οι «κινητήρες» τους και αρχίζουν να κινούνται ως σμήνος. Οι πίδακες/ ροές των φυσαλίδων δεν ελέγχονται, οπότε και η φιλοσοφία είναι αυτή που διέπει τα σκάγια μιας καραμπίνας: Πολλά μικρορομπότ θα αστοχήσουν και δεν θα φτάσουν στην περιοχή- στόχο, αλλά πολλά θα τα καταφέρουν. Όταν γίνει αυτό, κολλούν στην επιφάνεια και απελευθερώνουν τα φάρμακά τους.

«Αυτά τα μικρομοτέρ μπορούν να διεισδύσουν στη βλέννα της πεπτικής οδού και να παραμείνουν εκεί για αρκετό χρόνο. Αυτό βελτιώνει τη χορήγηση του φαρμάκου» λέει ο Γκάο. «Αλλά επειδή είναι φτιαγμένα από μαγνήσιο, είναι βιοσυμβατά και βιοδιασπώμενα».

Δοκιμές σε μοντέλα ζώων έχουν δείξει πως λειτουργούν ακριβώς όπως έχουν σχεδιαστεί, και οι δύο ερευνητές σκοπεύουν να συνεχίσουν τις έρευνες, αξιολογώντας την θεραπευτική τους επίδραση. Κατά τον Γκάο, θα μπορούσε να είναι δυνατή η δημιουργία διαφορετικών εκδόσεων των ρομπότ, που θα μπορούν να λειτουργούν σε άλλα σημεία του σώματος, και με διαφορετικά είδη συστημάτων προώθησης.

ΠΗΓΗ: www.naftemporiki.gr