Китайские ученые создали управляемого магнитным полем микроробота, способного нести на себе живые клетки и доставлять их в нужную область тела. Испытания в лабораторных условиях, а также на мышах и эмбрионах рыб, показали работоспособность робота, рассказывают разработчики в журнале Science Robotics.

Ученые давно работают над созданием медицинских микророботов, работающих внутри человеческого тела. Предполагается, что в будущем такие роботы позволят доставлять лекарства или стволовые клетки к конкретным органам или даже их областям. В случае с лекарствами это позволит не наносить вред остальным частям организма при наличии побочных эффектов, а доставка стволовых клеток к органам рассматривается учеными как перспективный способ восстановления поврежденных тканей. Одна из главных проблем в этой области заключается в сложности создания носителя для клеток, который мог бы хорошо удерживать их, а также поддерживать их рост и дифференциацию.

Исследователи под руководством Дун Суня (Dong Sun) из Городского университета Гонконга разработали биосовместимого микроробота для доставки клеток в живые организмы. Как и другие разработчики медицинских микророботов, они использовали магнитное управление, позволяющее не оснащать робота двигателем, аккумулятором и микроконтроллером. Робот представляет собой сферическую фуллеренообразную конструкцию с множеством лучей, расстояние между которыми подбирается в соответствии с размером переносимых клеток.

Ученые создавали микророботов с помощью трехмерной лазерной литографии, при которой фоточувствительный полимер затвердевает в заданных местах под действием сфокусированного лазерного луча. После создания полимерного каркаса на него наносили слой никеля толщиной 100 нанометров, позволяющий управлять движением робота с помощью магнитного поля, а также слой титана толщиной 20 нанометров, обеспечивающий биосовместимость. Размеры микророботов варьировались от 70 до 90 микрометров в зависимости от того, для какого типа клеток они были рассчитаны.

движение микроробота
движение микроробота

Исследователи использовали в качестве модельных клеток мышиные фибробласты и мезенхимальные стволовые клетки. Изначально авторы провели первичные тесты вне живых организмов и проверили управление микророботом с помощью электромагнитной системы. Кроме того, ученые провели эксперименты внутри живого эмбриона данио-рерио, поскольку он прозрачен и тем самым удобен для отслеживания перемещения микроробота.

Движение микроробота в эмбрионе данио-рерио
Движение микроробота в эмбрионе данио-рерио
Изображение мыши, которой ввели микророботов, покрытых раковыми клетками с флуоресцентными маркерами
Изображение мыши, которой ввели микророботов, покрытых раковыми клетками с флуоресцентными маркерами

Также авторы провели испытания множества микророботов на лабораторной мыши, покрыв поверхность робота раковыми клетками. Исследователи показали, что клетки могут самопроизвольно отсоединяться от робота после доставки к нужному органу.