Zainspirowani biologicznymi „pływakami”, takimi jak bakterie i plemniki, naukowcy opracowali mikrorobota (o średnicy około 10 mikronów) zdolnego do poruszania się po ciele w sposób autonomiczny lub kontrolowany przez operatora.
Wykorzystanie pola magnetycznego do napędzania mikrorobota, było ze względu na swoje właściwości niezwykle atrakcyjne; nie wymaga paliwa ani bezpośredniego kontaktu między magnesem a tkankami ciała, może być precyzyjnie sterowany i może działać w szerokim zakresie temperatur i przewodności roztworów. Zasilane elektrycznie mikrosilniki mają zalety, takie jak selektywne ładowanie, transport i zwalnianie ładunku oraz możliwość wykorzystania energii elektrycznej do „odkształcania” ogniw, ale mają też pewne wady. Połączenie tych dwóch elementów było więc strzałem w dziesiątkę.
„Mikroroboty, które do tej pory działały w oparciu o elektryczny mechanizm, nie były skuteczne w niektórych środowiskach charakteryzujących się stosunkowo wysoką przewodnością elektryczną, takich jak środowisko fizjologiczne, w którym napęd elektryczny jest mniej skuteczny” – powiedział Gilad Yossifon, autor badania. „W tym miejscu do gry wchodzi komplementarny mechanizm magnetyczny, który jest bardzo skuteczny niezależnie od przewodności elektrycznej środowiska”.
Po zmontowaniu hybrydowego układu napędowego naukowcy byli w stanie zademonstrować możliwości mikrorobota. Użyli go do przechwycenia pojedynczej czerwonej krwinki, komórek nowotworowych i pojedynczej bakterii, demonstrując, że mikrorobot może odróżnić zdrową komórkę od tej, która została uszkodzona przez lek lub umierającą komórkę i taką, która przechodziła proces naturalny proces „samobójstwa” (apoptoza). Po przechwyceniu komórkę można przenieść do zewnętrznego instrumentu w celu dalszej analizy.
Ale zaletą hybrydowego mikrorobota jest to, że może on również wychwytywać komórki nieznakowane, wykrywając ich status. Jest to pierwsze badanie, w którym przeprowadzono oparte na mikrorobotach wykrywanie komórek apoptotycznych wolnych od znaczników.
„Nasz nowy projekt znacząco rozwija technologię w dwóch głównych aspektach: napęd hybrydowy i nawigacja za pomocą dwóch różnych mechanizmów – elektrycznego i magnetycznego” – powiedział Yossifon. „Ponadto mikrorobot ma ulepszoną zdolność identyfikowania i przechwytywania pojedynczej komórki, bez potrzeby znakowania, w celu lokalnego testowania lub pobierania i transportu do zewnętrznego instrumentu”.
Chociaż testy mikrorobota odbywały się poza organizmem człowieka, naukowcy mają nadzieję, że wkrótce będzie można go przetestować in vivo, wykorzystując jego pełen potencjał.
„Technologia będzie wspierać między innymi następujące obszary: diagnostykę medyczną na poziomie pojedynczej komórki, wprowadzanie leków lub genów do komórek, edycję genetyczną, transport leków do miejsca przeznaczenia w organizmie, oczyszczanie środowiska z cząstek zanieczyszczających, opracowywanie leków, i stworzenie „cząsteczkowego laboratorium” – powiedział Yossifon.
Źródło: Uniwersytet Telawiwski
