For at behandle kræft, er kraften stærk med nanorobotter?

(Phys.org) – Hver dag, mere end 20, 000 mennesker verden over bukker under for kræft, ifølge statistikker udarbejdet af Verdenssundhedsorganisationen. Flere tusinde lider fortsat under behandlingen og dens bivirkninger.

Da de lægemidler, der bruges til at dræbe kræftceller, er lige så giftige for tilstødende sunde celler, forskere har længe eftertragtet en metode til levering af lægemidler, der alene er rettet mod kræftceller, mens man går uden om de raske.

En af disse metoder anvender funktionel magnetisk resonansbilleddannelse, eller fMRI, at styre lægemiddelfyldte magnetiske nanopartikler direkte til tumormasser, hvor de sikkert kan udlede deres indhold. "Selv nu, magnetisk lægemiddellevering udføres, " sagde Dinos Mavroidis, Fremragende professor i maskin- og industriteknik ved Northeastern. "Det er en faktisk klinisk procedure."

Problemet, han sagde, er, at styring af nanopartiklernes forløb stadig er mere en kunst end en videnskab. For at bekæmpe det problem, Mani Ahmadniaroudsari, en kandidatstuderende i Mavroidis' laboratorium, går i spidsen for skabelsen af ​​en bedre tilgang til MRI-guidet lægemiddellevering med støtte fra en National Science Foundation-bevilling.

Mavroidis og hans team af robotingeniører er kontroleksperter. "På en måde denne nanopartikel er som et robotsystem, en nanorobot, "Mavroidis sagde. Mens den traditionelle robot har en motor indbygget i systemet, her er nanopartiklernes motor selve magnetfeltet. Deres håb er at bruge deres forståelse af robotteknologi til at udvikle en pålidelig metode til at ændre de kræfter, der påføres nanopartiklerne af MRI under lægemiddellevering.

Mavroidis og Ahmadniaroudsari samarbejder med forskere ved Ecole Polytechnique de Montreal i Canada og University of Orleans i Frankrig for at gøre denne vision til virkelighed. De internationale forskere er eksperter i den eksperimentelle side af nanopartikel-medikamentlevering, efter at have udført omfattende undersøgelser i menneskekroppen.

"Eksperimentelle resultater kræver tid og penge, og er også skadelige for forsøgspersoner, så vi skabte en simuleringsplatform, der faktisk modellerer partiklernes bevægelse inde i kroppen, " forklarede Ahmadniaroudsari, som har en stærk baggrund i fysik, matematik, og datalogi. Simuleringssoftwaren han udviklede, kaldet Magnasim, inkorporerer de fysiske love for magnetisk kraft til nøjagtigt at lede imaginære magnetiske nanopartikler gennem et simuleret miljø på samme måde som MRI gør det i det virkelige liv.

Ifølge Mavroidis, simulering af et magnetfelt gennem computeren er en udfordrende opgave. Da det tidligere ikke var nødvendigt at gøre det, Der findes i øjeblikket ingen software til magnetisk at lede teoretiske partikler gennem et rum. Med Ahmadniaroudsaris program, kliniske forskere ville have mulighed for hurtigere at realisere MR-styret lægemiddellevering til almindelig kræftbehandling.