микророботы

Инсульт ежегодно случается у 12 млн человек в мире — многие погибают, а выжившие сталкиваются с тяжёлыми осложнениями. Обычно пациентам вводят препараты, растворяющие тромб, но такие лекарства циркулируют по всему организму, а до цели доходит лишь малая часть. Поэтому приходится применять высокие дозы, что повышает риск серьёзных побочных эффектов, например, внутренних кровотечений.

Чтобы доставлять лекарство точечно, прямо к тромбу, учёные разрабатывают управляемые системы адресной доставки, в том числе на основе микророботов. Однако перевести такие технологии в клинику не удавалось.

Теперь швейцарские исследователи из ETH Zurich под руководством Фабиана Ландерса представили микроробота для прицельной доставки лекарств. Он выглядит как миниатюрная сферическая капсула с растворимой желатиновой оболочкой, которой можно управлять с помощью магнитного поля. За магнитные свойства отвечают наночастицы оксида железа внутри капсулы. Работа опубликована в Science.

Благодаря электромагнитной навигационной системе Navion микроробот способен маневрировать в сосудистой сети, включая сосуды мозга и пространства, заполненные спинномозговой жидкостью. Он проходит большие расстояния для своего масштаба, поворачивает на ответвлениях и проникает в сосуды, которые раньше были недоступны для доставки препаратов. Достигнув нужного участка, робот активирует механизм высвобождения лекарства: локальный нагрев растворяет желатиновую оболочку и выпускает содержимое точно в заданную точку. А поскольку капсула полностью биоразлагаема, в организме не остаётся инородных материалов, что снижает риск осложнений.

Чтобы протестировать новую платформу, Ландерс и его коллеги сначала провели серию экспериментов in vitro. Они использовали модели сосудов, точно воспроизводящие анатомию и физиологию реальных артерий и вен человека. В таких условиях микророботы показали и высокую точность навигации, и способность высвобождать лекарство строго в нужных точках.

После этого команда перешла к испытаниям на крупных животных, овцах и свиньях, в условиях, близких к клиническим. Результаты оказались обнадёживающими: микророботы уверенно проходили через сложные биологические структуры, двигались вместе с потоком жидкости и преодолевали узкие участки — и всё это без хирургического вмешательства. Кроме того, капсула растворялась и выпускала лекарство точно в целевой участок, а животные переносили процедуру без осложнений. Всё это говорит о том, что технология безопасна и готова к следующему этапу испытаний.

Однако до внедрения в клинику ученым предстоит пройти долгий путь. Нужно доказать биосовместимость технологии для разных групп пациентов, наладить массовое производство, улучшить визуализацию для более точного управления микророботом и пройти обязательные регуляторные процедуры, которые сопровождают вывод медицинских устройств на рынок.

К счастью, материалы, из которых сделан микроробот, уже одобрены FDA для внутрисосудистых процедур, что поможет ускорить внедрение технологии. А модульный дизайн платформы позволит адаптировать её под другие задачи, например, лечение локальных инфекций и опухолей.

Сейчас команда готовится перейти к клиническим испытаниям на людях. Главная цель ученых — как можно быстрее довести систему до применения в операционной. «Врачи уже делают невероятную работу, — говорит Ландерс. — Нас вдохновляет мысль, что наша технология позволит помогать пациентам быстрее, эффективнее и даст им новую надежду».