Liečba rakoviny a zastavenie bujnenia rakovinových buniek v ľudskom tele patrí medzi vôbec tie najväčšie výzvy modernej vedy. Vedcom z Inštitútu Maxa Plancka sa však teraz podarilo vytvoriť pokročilých biohybridných mikrorobotov, ktorí dokážu doručiť chemoterapeutické lieky priamo na miesto určenia. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Armáda liečivých robotov

Ako ďalej informuje inštitút Maxa Plancka na svojom webe, na vytvorenie biohybridných robotov vedci skombinovali baktérie E. coli s umelými robotickými prvkami a materiálmi. Konkrétne sa v rámci štúdie podarilo pripojiť niekoľko nanolipozómov prostredníctvom magnetických nanočastíc ku každej z 86 použitých baktérií E.coli. Všetky podrobnosti sú zverejnené v štúdii publikovanej v žurnále Science Advances.

Akolpoglu et al., Sci. Adv. 8, eabo6163 (2022)

Nanolipozóny sú guľovité vezikuly (názov pre štruktúru vo vnútri alebo mimo bunky určenej na transport, príjem alebo skladovanie zložitejších organických látok) vytvorené z lipodov, ktoré sa často používajú na uchovanie liečivých látok. Pridaním magnetických nanočastíc odborníci dokázali „pripevniť“ tieto „transportné vrecká“ naplnené chemoterapeutickými liekmi na telá baktérií E.coli, čím vznikla miniatúrna armáda bakteriálnych biohybridných mikrorobotov. Tá dokáže chemoterapeutické lieky dopraviť priamo k rakovinovým bunkám.

Pošlú ich tam, kam treba

Samotná magnetická vrstva bola vytvorená z oxidu železitého, pričom slúžila aj na spevnenie a posilnenie týchto neuveriteľne malých a extrémne pohyblivých mikroorganizmov. Vedci tiež pomocou magnetov dokázali jednoduchým spôsobom kontrolovať pohyb robotických baktérií a nasmerovať ich presne na miesto určenia.

Na to, aby táto jemná magnetická vrstva vôbec na baktériách držala aj spolu nanolipozómami, bol použitý komplex „streptavidín-biotín“. Streptavidín je proteín izolovaný z baktérie Streptomyces avidinii, ktorý je známy predovšetkým svojou silnou väzbou na biotín. Táto väzba je jednou z najsilnejších nekovalentných väzieb, aké v prírode nájdeme a už niekoľko rokov sa využíva práve na konštrukciu biohybridných mikrorobotov.

Ak sa pýtaš, prečo boli použité práve baktérie E.coli, odpoveď je jednoduchá. Tieto baktérie sú totiž extrémne pohyblivé, pričom sa dokážu pohybovať rôznymi materiálmi – od tekutín až po vysoko viskózne tkanivo. Okrem toho, tieto baktérie vyhľadávajú veľmi špecifické situácie, napríklad nízku hladina kyslíku či vysokú hladinu kyslosti, čo je typické pre prostredie rakovinových buniek.

Bez nežiadúcich účinkov chemoterapie

Navyše, dodávanie chemoterapeutických liekov prostredníctvom biohybridných mikrorobotov by bolo úplne bezbolestné, pričom ďalší výskum a vývoj by mohol túto technológiu dostať do stavu, kedy bude považovaná za „najúčinnejšiu stratégiu pri liečbe rakoviny“, nazdávajú sa vedci.

Treba tiež podotknúť, že samotné využívanie biohybridných mikrorobotov pri liečbe rakoviny nie je žiadny novinka. V tomto prípade sa však vedcom podarilo výrazne zlepšiť ich kapacitu, takže do tela by dokázali priniesť oveľa viac liečivých látok, pričom samotné liečivá by sa uvoľnili výhradne iba po kontakte s infračerveným svetlom (laserom). Taktiež bolo vylepšené riadenie robotov a mnohé ďalšie technologické prvky.