Forvandling af hvide blodlegemer til medicinske mikrorobotter med lys

Medicinske mikrorobotter kunne hjælpe læger med bedre at behandle og forebygge sygdomme. Men de fleste af disse enheder er lavet med syntetiske materialer, der udløser immunresponser in vivo. Nu rapporterer forskere for første gang i ACS Central Science har brugt lasere til præcist at kontrollere neutrofiler - en type hvide blodlegemer - som en naturlig, biokompatibel mikrorobot i levende fisk. "Neutrobotterne" udførte flere opgaver, hvilket viste, at de en dag kunne levere stoffer til præcise steder i kroppen.

Mikrorobotter, der i øjeblikket er under udvikling til medicinske applikationer, vil kræve injektioner eller indtagelse af kapsler for at få dem ind i et dyr eller en person. Men forskere har fundet ud af, at disse mikroskopiske genstande ofte udløser immunreaktioner hos små dyr, hvilket resulterer i fjernelse af mikrorobotter fra kroppen, før de kan udføre deres job. Brug af celler, der allerede er til stede i kroppen, såsom neutrofiler, kunne være et mindre invasivt alternativ til lægemiddellevering, som ikke vil sætte gang i immunsystemet. Disse hvide blodlegemer opfanger allerede naturligt nanopartikler og døde røde blodlegemer og kan migrere gennem blodkar ind i tilstødende væv, så de er gode kandidater til at blive mikrorobotter.

Tidligere har forskere guidet neutrofiler med lasere i laboratorieretter og flyttet dem rundt som "neutrobotter". Der manglede dog oplysninger om, hvorvidt denne tilgang vil virke på levende dyr. Så Xianchuang Zheng, Baojun Li og kolleger ønskede at demonstrere gennemførligheden af ​​lysdrevne neutrobotter i dyr, der bruger levende zebrafisk.

Forskerne manipulerede og manøvrerede neutrofiler i zebrafiskhaler ved at bruge fokuserede laserstråler som fjernoptisk pincet. Den lysdrevne mikrorobot kunne flyttes op til en hastighed på 1,3 µm/s, hvilket er tre gange hurtigere end en neutrofil naturligt bevæger sig. I deres eksperimenter brugte forskerne den optiske pincet til præcist og aktivt at kontrollere de funktioner, som neutrofiler udfører som en del af immunsystemet. For eksempel blev en neutrobot flyttet gennem en blodkarvæg ind i det omgivende væv. En anden samlede op og transporterede en plastiknanopartikel, der viste dens potentiale til at bære medicin. Og da en neutrobot blev skubbet mod røde blodlegemer, opslugte den stykkerne. Overraskende nok forsøgte samtidig en anden neutrofil, som ikke blev kontrolleret af en laser, naturligt at fjerne celleaffald.

Fordi de med succes kontrollerede neutrobotter in vivo, siger forskerne, at denne undersøgelse fremmer mulighederne for målrettet lægemiddellevering og præcis behandling af sygdomme. + Udforsk yderligere

'Neutrobotter' smugler stoffer til hjernen uden at advare immunsystemet