Магниты могут направлять крошечных роботов для доставки лекарства в организме

Исследователи создали микророботы, которые могли бы доставлять лекарство внутри организма.

Микророботы, образованные в каплях, могут обеспечить точную доставку лекарственного средства, улучшая доставку лекарств в капитал, который посылает только 0,7% препарата в ткань-мишени, согласно недавнему Наука достижения изучать.

Эксперимент, имитирующий лечение для Воспалительное заболевание кишечникавыполняется в кишечнике свиньи и поддерживается моделированием, продемонстрировал, как микророботы могут быть доставлены катетером и направлены на целевой сайт с магнитным полем.

Микророботы представляют собой двусторонние частицы, которые состоит из геля, который может нести лекарства и магниты, которые позволяют их контролировать.

В кишечном эксперименте, когда гель растворился, он доставил краситель, который команда обнаружила, чтобы гарантировать, что химический груз прибыл на свой целевой участок. Они также проверили отсроченное высвобождение, с некоторыми гелями, растворяющимися в течение более длительных периодов времени. После доставки магнитные частицы были направлены обратно в катетер и извлечены.

Если распределяться в нескольких местах, эта функция может улучшить воспалительное лечение заболеваний кишечника, например, доставку нескольких лекарств, таких как стероиды, иммуномодуляторы и регенеративные агенты, в различные сайты воспаления вдоль кишечника.

Команда также проверила минимально инвазивную операцию по использованию хирургии с помощью модели колена человека. Микророботы были выпущены в легкодоступной зоне, а затем маневрировали на целевой сайт с трудностями, чтобы допустить краситель, прежде чем перейти обратно на участок входа для извлечения.

«Благодаря этой работе мы приближаемся к очень продвинутой терапевтической доставке. Наши передовые методы изготовления позволяют создавать мягкие роботизированные системы с замечательными чертами и возможностями движения»,-говорит Молли Стивенс, профессор Bionanoscience в Университете Оксфордского института биомедицинской инженерии и со-сознаний.

Частицы, которые составляют микророботы, изготавливаются путем проталкивания потока геля, содержащего магнитные частицы, через узкий канал. Поток масла попадает в устройство и пересекает гель, зажимая капли равномерно. Магнитные гелевые частицы погружаются в нижнюю часть капли, а пустой гель плавает сверху.

Полученные устройства, называемые постоянным магнитным капельными микророботами или PMDMS, имеют около 0,2 миллиметра или ширину двух человеческих волосков.

«Традиционное изготовление микророботов имеет очень низкую пропускную способность. Используя микрофлюидики, мы можем генерировать сотни микророботов в течение нескольких минут. Это значительно повышает эффективность и снижает стоимость изготовления»,-говорит юансионг CAO, докторант в группе Stevens в Университете Оксфорда и соавторский автор исследования.

Моделирование предсказано, а затем настраивалось, как микророботы движутся в ответ на конкретные частоты магнитного поля. Моделируемые курсы препятствий послужили испытательным полетом для управления микророботами через сложные среды.

Физическая система использует электромагнит, управляемый коммерческим программным обеспечением, создавая магнитные поля, которые образуют и перемещают цепочки микророботов, похожие на дюйм-черви. Цепи движутся тремя разными способами, которые исследователи называют ходьбой, ползанием или качающимися. Они могут разобрать и собрать командование, помогая им пройти узкие отрывки или другие препятствия.

«Я был поражен, увидев, сколько мы контролируем по различным частицам, особенно для циклов сборки и разборки, основанных на частоте магнитного поля»,-говорит Филипп Шонхофер, соавтор по исследованию и исследованию химического инженера в Университете Мичигана в группе Шарон Глотцера, председателя химического инженера и автора со-соусобса.

В качестве следующего шага исследовательская группа разрабатывает Новые микророботы Это может лучше ориентироваться в сложных средах. Они будут проверять различные частицы в эмульсиях, чтобы понять, как они притягивают друг друга, и изучат, как более крупные рои частиц ведут себя в различных магнитных полях.

«С нашей вычислительной платформой мы также разработали детскую площадку для изучения еще более широкого пространства для дизайна, которое уже вызвало идеи для более сложных архитектур микророботов, вдохновленных концепцией PMDM», – говорит Шинхёфер.

Дополнительные исследователи приехали из Лондонского имперского колледжа также внесли свой вклад в исследование.

Отдельные исследователи финансировались Университетом Оксфордского университета, Китайским стипендиальным советом, исследовательским советом по инженерным и физическим наукам, Rosetrees Trust, British Heart Foundation, британскими исследованиями и инновациями, британским департаментом научных инноваций и технологий, Королевской инженерной академией и Национальным научным фондом США.

Вычисления были поддержаны Anvil в Университете Пердью и передовыми исследованиями в Мичиганском университете.

Источник: Мичиганский университет