O echipă de oameni de știință din Coreea de Sud și Elveția a efectuat cercetări în colaborare, pentru a dezvolta o tehnologie capabilă să producă peste 100 de microroboți pe minut care pot fi dezintegrați în organism. Scopul este de a utiliza aceste aparate ca terapie de precizie țintită minim invazivă.
Există multe abordări pentru construirea de microroboți în scopul unui tratament de precizie minim invaziv. Cel mai popular dintre ele este procesul de imprimare 3D ultra-fin cunoscut sub numele de metoda de polimerizare cu doi fotoni, care declanșează polimerizarea în rășină sintetică prin intersectarea a două lasere. Această tehnologie poate produce o structură cu precizie nanometrică. Cu toate acestea, există un dezavantaj: producerea unui microrobot necesită mult timp, deoarece voxelii (pixelii realizați prin imprimare 3D) trebuie polimerizați succesiv. În plus, nanoparticulele magnetice conținute în dispozitiv pot bloca trecerea luminii în timpul procesului de polimerizare cu doi fotoni. În acest caz, rezultatul poate să nu fie uniform atunci când se utilizează nanoparticule magnetice de mare concentrație.
Pentru a depăși limitările metodei, echipa de cercetare a profesorului Hongsoo Choi, de la Institutul de Știință și Tehnologie Daegu Gyeongbuk din Coreea de Sud, a dezvoltat un mecanism capabil să creeze microroboți la o viteză mai mare de 100 pe minut, rulând un amestec de nanoparticule magnetice și metacrilat de gelatină, care este biodegradabil și poate fi întărit cu lumină în cip microfluidic. Aceasta este de peste 10.000 de ori mai rapidă decât metoda existentă de polimerizare cu doi fotoni.
Apoi, prototipul de microrobot produs cu această tehnologie a fost cultivat cu celule stem nazale umane turboalimentate pentru a induce aderența la suprafața dispozitivului. Prin acest proces, a fost realizată o celulă stem care transporta microroboți, deoarece nanoparticulele magnetice din interiorul lor au răspuns la un câmp magnetic extern și puteau fi mutate în poziția dorită dintr-un sistem de control al câmpului electromagnetic în timp real.
Echipa de cercetare a efectuat un experiment pentru a vedea dacă celula stem care poartă microrobotul ar putea ajunge la punctul țintă printr-un microcanal asemănător unui labirint, ceea ce a fost confirmat.
În plus, degradabilitatea dispozitivului a fost testată prin incubarea celulei stem care poartă microrobotul folosind o enzimă degenerativă. După șase ore de incubație, microrobotul s-a dezintegrat complet și nanoparticulele magnetice din interior au fost colectate de câmpul magnetic generat de sistemul de control. Celulele stem au proliferat la locul unde microrobotul s-a dezintegrat. Ulterior, au fost induși să se detașeze în celulele nervoase pentru a confirma diferențierea normală, care a avut loc după aproximativ 21 de zile.
Acest experiment a confirmat că este posibilă livrarea celulelor stem într-o locație dorită folosind un microrobot și că celulele stem livrate pot servi ca un agent terapeutic țintit precis, prezentând proliferare și diferențiere.
Scopul acestui studiu este de a se asigura că celulele stem livrate de robot își îndeplinesc în mod normal rolul de punte într-o stare în care legătura dintre celulele nervoase existente este deconectată.
Pentru a confirma acest lucru, au fost utilizați neuronii hipocampali extrași din embrioni de șoarece care emit semnale electrice. Celula corespunzătoare a fost atașată la suprafața microrobotului, cultivată pe un microelectrod, iar semnalele electrice au fost observate de la neuronii hipocampului după 28 de zile. Prin aceasta, a fost verificat că microrobotul își îndeplinește în mod corespunzător rolul de platformă de livrare a celulelor.
„Sperăm că tehnologiile dezvoltate în acest studiu, cum ar fi producția în masă de microroboți, funcționarea precisă prin câmpuri electromagnetice și livrarea și diferențierea celulelor stem, vor crește foarte mult eficacitatea terapiei de precizie țintite în viitor“, a spus profesorul Choi.
Sursa foto: Netcost
Articol de Cristina Zarioiu
