Mavesyredrevne mikromotorer får deres første test i et levende dyr

Forskere ved University of California, San Diego har vist, at en mikromotor drevet af mavesyre kan tage en bobledrevet tur inde i en mus. Disse små motorer, hver omkring en femtedel af bredden af ​​et menneskehår, kan en dag tilbyde en sikrere og mere effektiv måde at levere medicin på eller diagnosticere tumorer.

Forsøget er det første, der viser, at disse mikromotorer kan fungere sikkert i et levende dyr, sagde professorerne Joseph Wang og Liangfang Zhang fra NanoEngineering Department ved UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Wang, Zhang og andre har eksperimenteret med forskellige designs og brændstofsystemer til mikromotorer, der kan bevæge sig i vand, blod og andre kropsvæsker i laboratoriet. "Men dette er det første eksempel på lastning og frigivelse af en last in vivo, " sagde Wang. "Vi troede, det var den logiske forlængelse af det arbejde, vi har udført, for at se, om disse motorer måske er i stand til at svømme i mavesyre."

Mavesyre reagerer med motorernes zinklegeme for at generere en strøm af brintmikrobobler, der driver motorerne fremad. I deres undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano , forskerne rapporterer, at motorerne satte sig fast i maveslimhinden på mus. Da zinkmotorerne opløses af syren, de forsvinder inden for få dage og efterlader ingen giftige kemiske spor.

Da de fyldte motorerne med en test "nyttelast" af guld nanopartikler, Wang, Zhang og deres kolleger fandt ud af, at flere af disse partikler nåede maveslimhinden, når de blev båret af motorerne, sammenlignet med når partiklerne alene blev slugt. Motorerne leverede 168 nanogram guld pr. gram mavevæv, sammenlignet med de 53,6 nanogram per gram, der blev leveret via den traditionelle orale vej.

"Dette indledende arbejde bekræfter, at denne motor kan fungere i et rigtigt dyr og er sikker at bruge, " sagde Zhang.

I forsøget musene indtog små dråber opløsning indeholdende hundredvis af mikromotorerne. Motorerne bliver aktive, så snart de rammer mavesyren og zoomer mod maveslimhinden med en hastighed på 60 mikrometer i sekundet. De kan køre selv på denne måde i op til 10 minutter.

Dette fremdriftsudbrud forbedrede, hvor godt de kegleformede motorer var i stand til at trænge ind og holde fast i det slimlag, der dækkede mavevæggen, forklarede Zhang. "Det er motoren, der kan slå ind i dette viskøse lag og blive der, hvilket er en fordel i forhold til mere passive leveringssystemer, " han sagde.

Forskerne fandt ud af, at næsten fire gange så mange zinkmikromotorer fandt vej ind i maveslimhinden sammenlignet med platinbaserede mikromotorer, som ikke reagerer med og ikke kan få næring af mavesyre.

Wang sagde, at det muligvis er muligt at tilføje navigationsmuligheder og andre funktioner til motorerne, at øge deres målretningspotentiale. Nu hvor hans team har vist, at motorerne virker i levende dyr, han bemærkede, lignende nanomaskiner kan snart finde en række forskellige applikationer, herunder lægemiddellevering, diagnostik, nanokirurgi og biopsier af svært tilgængelige tumorer.