Selvkørende, løglignende mikrokøretøj kan tiltrække, fælde, og ødelægge biologiske trusler

Antibiotika er mere effektive, når de kan virke på deres mål direkte på angrebsstedet, uden fortynding. I journalen Angewandte Chemie , Amerikanske videnskabsmænd beskriver en syntetisk kemisk fælde, der driver sig selv til sit virkested i kropsvæsken og derefter lokker bakterierne ind i dets indre for at forgifte dem. En af mikroenhedens hovedfunktioner er kommunikationen med dens mål, siger undersøgelsen.

Forskerne konstruerede det nye multifunktionelle våben for at løse det almindelige medicinske problem, at de fleste lægemidler fortyndes i kropsvæsker, før de kan udøve deres funktion. Det ville være mere effektivt, hvis lægemidlet og dets mål blev bragt sammen, så mindre medicin går til spilde. I samarbejde med Joseph Wang ved University of California San Diego, forskere har udviklet en selvkørende kemisk fælde til at hjørne og ødelægge patogener. Det virker ved sekventiel frigivelse af kemikalier fra en beholderlignende autonom mikroenhed og kan være særligt nyttig mod gastriske patogener, fortæller forfatterne.

Forskerne udviklede en mikrosvømmeanordning med en løglignende karakter. Dens kerne var en perle af magnesiummetalmotor, som var delvist dækket af flere polymerbelægninger - hver med sin egen funktion. I et surt miljø, såsom mavesyre, magnesiumperlen reagerede med syren for at producere hydrogenbobler, som drev mikrosvømmeren fremad, ligner en ubåd drevet af en gasstråle. Enhedens rejse sluttede, da den sætter sig fast til en væg, såsom maveslimhinden. Når magnesiummotoren var opløst og udtømt, en hul struktur på omkring tredive gange så stor som en bakterie tilbage, som en tom, flervægget kugleformet pose.

Tasken fungerede som en fælde. Den hule mikroenhed lokkede bakterier ind i den og blev derefter et giftigt bur. Dens indre vægge var lavet af en syreopløselig polymer, der inkorporerer aminosyren serin - et stof, der signalerer mad til tarmbakterien Escherichia coli. Den opløsende polymer frigav serinen, hvilken, gennem et fænomen kaldet kemotaksi, fik bakterierne til at bevæge sig mod kilden. Under et mikroskop, forskerne observerede ophobning af bakterierne inde i den hule kugle.

I det sidste trin, et toksin blev aktiveret. Et polymerlag opløste og frigav sølvioner, som dræbte bakterierne. Denne flertrinsvej repræsenterer en ny tilgang til at gøre antibiotika mere effektive. Forfatterne ser det også som et "første skridt mod kemisk kommunikation mellem syntetiske mikrosvømmere og bevægelige mikroorganismer." De mener, at konceptet kan udvides til en række forskellige dekontamineringsapplikationer; for eksempel, i fødevare- og sundhedsindustrien, eller til sikkerheds- og miljøsanering.