Ученые из Института интеллектуальных систем им. Макса Планка (Германия) создали биогибридных микророботов, добавив бактериям кишечной палочки искусственные компоненты. Они могут доставлять лекарства прямо к опухоли. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Исследователи прикрепили к каждой бактерии несколько нанолипосом — крошечных везикул сферической формы. По их внешнему кругу находится материал, который плавится под ближним инфракрасным светом, а внутри ядра — молекулы водорастворимых химиотерапевтических препаратов.
Кроме того, ученые прикрепили к бактерии магнитные наночастицы. При воздействии магнитного поля частицы оксида железа выступают дополнительным усилителем подвижного микроорганизма. Липосомы и магнитные частицы связываются с бактерией с помощью стабильного и трудно разрушаемого комплекса из белка стрептавидина и биотина.
Бактерии E. coli — хорошие «пловцы», которые могут перемещаться и в жидкостях, и в вязких тканях, а также обладают высокоразвитыми сенсорными возможностями. Они «привлекают» химические градиенты (например, низкий уровень кислорода или высокая кислотность), которые преобладают вблизи опухолевой ткани.
Микророботы на основе E. coli могут добраться до цели сквозь среду с высокой плотностью, такую как опухолевая ткань. Добавив дополнительный постоянный магнит с одной стороны, ученые смогли точно направлять микророботов с лекарством к опухолевым сфероидам. Когда микророботы собираются в нужной точке (сфероиде опухоли), лазер ближнего инфракрасного диапазона генерирует лучи с температурой до 550С и липосома плавится, в результате чего высвобождаются заключенные в ней лекарства.
Низкий уровень pH или кислая среда также вызывают разрыв нанолипосом, поэтому лекарства автоматически высвобождаются рядом с опухолью. Авторы работы отмечают, что такая доставка лекарства была бы минимально инвазивной и безболезненной для пациента.
