نسل جدید رباتهای میکروسکوپی حبابی برای شنا در بدن انسان
پژوهشگران نسل جدیدی از رباتهای میکروسکوپی را طراحی کردند که با سوخت بدن حرکت کرده و داروهای شیمیدرمانی را مستقیماً به تومورهای سرطانی تزریق میکنند.
رباتهای میکروسکوپی هوشمند برای درمان سرطان
پژوهشگران مؤسسه فناوری کالیفرنیا به یک دستاورد چشمگیر در حوزه فناوری نانو و پزشکی دست یافتهاند: طراحی نسل نوینی از میکرورباتها که ساختار آنها مبتنی بر حبابهای پروتئینی است و میتوانند مانند زیردریاییهای بسیار کوچک در بدن حرکت کنند. این رباتهای ریز با ابداع روشی ساده و کمهزینه، چالشهای تولید میکرورباتهای زیستسازگار و مقرونبهصرفه را مرتفع ساختهاند. این ذرات هوشمند، که از پروتئین سرم آلبومین گاوی (BSA) ساخته شدهاند، قابلیت حمل داروهای ضدسرطانی مانند دوکسورابیسین را دارند و میتوانند آنها را به طور مستقیم به تومورهای سرطانی برسانند، که این امر عوارض جانبی درمانهای سیستمیک را به شدت کاهش میدهد. این فناوری در مراحل اولیه، در درمان تومورهای مثانه موشها نتایج موفقی از خود نشان داده است.
ساز و کار پیشرانش میکرورباتها
حرکت این حبابهای پروتئینی توسط آنزیم اورهآز تأمین میشود که بر روی سطح آنها متصل شده است. این آنزیم با کاتالیز کردن اوره –که یک محصول زائد طبیعی بدن است– سوخت لازم برای پیشروی را فراهم میکند. عدم توزیع یکنواخت محصولات واکنش، یک نیروی خالص ایجاد کرده و ربات را به سمت جلو هدایت میکند. این فرآیند شبیه به یک موتور زیستی عمل میکند که از منابع موجود در بدن تغذیه مینماید.
روشهای هدایت و هدفگیری
تیم تحقیقاتی دو روش اصلی برای کنترل این میکرورباتها ابداع کرده است:
- هدایت مغناطیسی: در نسخه اول، نانوذرات مغناطیسی به سطح حبابها متصل شدند تا بتوان آنها را با استفاده از آهنرباهای خارجی و تصویربرداری اولتراسوند به سمت هدف هدایت کرد.
- شیمیگرایی (Chemotaxis): در نسخه دوم، آنزیم کاتالاز به سطح رباتها متصل شد. تومورها غلظت بالایی از پراکسید هیدروژن تولید میکنند؛ کاتالاز با این ماده واکنش داده و حرکت خودکار رباتها را به سمت غلظتهای بالاتر پراکسید هیدروژن تضمین میکند، در نتیجه مستقیماً به سلولهای بیمار هدایت میشوند.
«ما فکر کردیم، چه میشود اگر این سیستم را حتی سادهتر کنیم و فقط خود حباب را به یک ربات تبدیل کنیم؟ تولید حبابها آسان است و از قبل میدانیم که با بدن سازگاری بسیار خوبی دارند.»
مزایای بیولوژیکی و اقتصادی
مزیت بزرگ این رویکرد، زیستسازگاری بالا به دلیل ماهیت پروتئینی رباتها و همچنین توانایی تجزیه شدن آسان آنها پس از اتمام مأموریت است. این امر یک راهحل پایدارتر نسبت به ساختارهای پیچیدهتر قبلی ارائه میدهد. قابلیت تولید انبوه و مقرونبهصرفه بودن، پتانسیل بالایی برای تبدیل شدن این فناوری به یک روش استاندارد در دارورسانی هدفمند در آینده فراهم میآورد.
این دستاورد علمی نشان میدهد که ذرات هوشمند، قابلیت هدفگیری و نابودی تومورهای سرطانی در مدلهای حیوانی را دارند و نویدبخش تحول در مبارزه با سرطان هستند.
این رباتهای حبابی نمایانگر گامی بلند به سوی تحقق پزشکی دقیق و کمتهاجمی هستند که در آن درمانها به طور مؤثری در سطح سلولی اعمال میشوند و تأثیرات ناخواسته بر بافتهای سالم به حداقل میرسد.
