Vedcom z Caltechu sa podarilo vytvoriť technológiu, ktorá by mohla umožniť lekárom vytlačiť kapsuly s liečivom priamo v tele, presne tam, kde je to potrebné. Nová metóda využíva ultrazvuk na to, aby spustila tvorbu polymérov hlboko v tkanivách bez toho, aby bolo potrebné invazívne zasahovať do tela.

Metóda využíva bioatrament na vypustenie lieku

Nová technológia by sa mohla využívať napríklad pri liečbe rakoviny alebo pri oprave poškodeného tkaniva. Ako informujú vedci v tlačovej správe, nový prístup sa nazýva „deep tissue in vivo sound printing“ (DISP), teda hlboké tkanivové tlačenie zvukom priamo v živom tele.

Ako informujú vedci, predchádzajúce pokusy sa spoliehali na infračervené svetlo, aby spustili proces spájania malých častíc do väčších štruktúr, ktoré môžu niesť lieky alebo slúžiť ako výplň rán. Metóda je však veľmi obmedzená, keďže lúče dokážu zasahovať len pár milimetrov pod kožou.

Elham Davoodi/Wei Gao/Caltech

Dôležitou časťou je ultrazvuk, ktorý sa skôr používa na diagnostiku, avšak v tomto prípade aj na spustenie celého procesu na konkrétnom mieste. Kľúčovou súčasťou sú lipozómy, drobné guľaté častice z tukovej vrstvy, ktoré vedci naplnili špeciálnym činidlom na spájanie monomérov. Tie sa následne zmiešali s polymérnym roztokom, ktorý obsahoval liečivá, kontrastné činidlo pre zobrazovanie látky a aj bunky či vodivé materiály ako uhlíkové nanorúrky alebo striebro. Vznikol tak bioatrament, ktorý sa aplikuje priamo do tela.

Látky sa z kapsule neuvoľňujú hneď, ale na spustenie „tlače“ je potrebné lokálne zvýšiť teplotu o 5 °C. „Zvýšenie teploty o pár stupňov Celzia stačí na to, aby lipozómy uvoľnili naše činidlo,“ uviedol Wei Gao, hlavný autor štúdia. „Tam, kde sa činidlo uvoľní, tam dôjde k polymerizácii, teda samotnej tlači“.

Na kontrolu sa využívajú plynové vezikuly, drobné bublinky bielkovín z baktérií, ktoré sú viditeľné v ultrazvukovom zobrazovaní a zároveň reagujú na chemické zmeny, ktoré nastanú pri vytváraní gélovej siete z monomérov. Keď dôjde k polymerizácii, kontrast vezikúl sa zmení, čím vedci získavajú okamžité informácie o tom, kde presne sa tlač uskutočnila.

V budúcnosti chcú liečiť aj živé bunky

Tím už úspešne testoval metódu na malých zvieracích modeloch. „Už sme dokázali vytlačiť hydrogély naplnené liekmi na liečbu nádorov u malých zvierat,“ tvrdí Gao. „Ďalším krokom je aplikácia tejto techniky u väčších zvierat a neskôr, dúfajme, aj u ľudí.“

Okrem liečivých kapsúl a hydrogélov na chemoterapiu vedci ukázali, že rovnakým spôsobom dokážu tlačiť aj polyméry fungujúce ako biologické lepidlo na uzavretie vnútorných rán. Dúfajú, že proces sa čoskoro dostane do praxe a otvorí nové možnosti liečby rakovinových ochorení, opravy poškodených orgánov či sledovania životne dôležitých funkcií.

„V budúcnosti by sme chceli vďaka umelej inteligencii dokázať autonómne spúšťať tlač s vysokou presnosťou aj vo vnútri pohybujúceho sa orgánu, ako je napríklad bijúce srdce,“ uzatvára Gao. Štúdia bola publikovaná vo vedeckom časopise Science.

Čítajte viac z kategórie: Novinky