De første mikrorobotter, der er i stand til at navigere inden for grupper af celler og stimulere individuelle celler

Hvordan laves mikrobots?

Produktionen af ​​mikrobots er baseret på "mikrofluidiske chips", der modellerer fremstillingsprocessen. Biomateriale injiceres gennem en kanal på venstre side af chippen. En olie med specifikke komponenter tilsættes derefter ovenfra og nedefra gennem 15–60 µm kanaler. De færdige robotter dukker op til højre. I tilfælde af TACSI-mikrobot tilføjes følgende komponenter:

• Et fluorescerende farvestof:i dette tilfælde bruges det orange rhodamin B-farvestof, der mister farveintensiteten med stigende temperatur. Dette gør mikrobotten til et effektivt termometer for observatøren.
• Guld nanorods:25-90 nanometer (nm) ædle metalstænger har den egenskab, at de opvarmes hurtigt (og køles ned igen), når de bombarderes med laserlys. Det tager kun et par mikrosekunder at hæve robottens temperatur med 5°C. Nanoroderne kan opvarmes til 60°C. Gennem den automatiske temperaturbalanceringsproces af nanoroderne (kendt som konvektion) sættes robotterne i bevægelse med en maksimal hastighed på 65 µm pr. sekund.

"Dette gør det muligt at lave op til 10.000 mikrobots i en enkelt produktionskørsel," forklarer Philipp Harder, medlem af forskerteamet.

Celler reagerer på temperaturændringer

Små temperaturændringer er nogle gange nok til at påvirke celleprocesser. "Når huden kommer til skade, for eksempel gennem et snit, stiger kropstemperaturen en smule, hvilket får immunsystemet til at blive aktiveret," forklarer prof. Özkale Edelmann.

Hun vil gerne vide mere om, hvorvidt denne "termiske stimulation" kan bruges til at hele sår. Der mangler også forskning i, om kræftceller bliver mere aggressive, når de stimuleres. Aktuelle undersøgelser viser, at kræftceller dør ved høje temperaturer (60°C). Denne effekt kan også bruges til at behandle hjertearytmi og depression.

Calciumimport:Ionkanaler i celler åbnet

Forskere på Prof. Özkale Edelmanns hold brugte nyreceller til at demonstrere, at cellulære ionkanaler kan påvirkes. For at gøre dette styrede de TACSI-mikrobotterne til cellerne. "Vi brugte den infrarøde laser til at hæve temperaturen. For at måle stigningen målte vi intensiteten af ​​rhodamin B-farvefarven," forklarer Philipp Harder. Holdet observerede, at cellernes ionkanaler åbnede ved bestemte temperaturer, for eksempel for at tillade calcium at komme ind i cellen.

"Ved at bruge dette konkrete eksempel viste vi, at varme forårsager ændringer i cellen, selv med små temperaturstigninger," siger prof. Özkale Edelmann. Hun håber, at yderligere forskning vil vise vejen til nye behandlinger – for eksempel ved at gøre det muligt at kanalisere lægemidler ind i individuelle celler.

Flere oplysninger: Philipp Harder et al., En laserdrevet mikrorobot til termisk stimulering af enkeltceller, Avanceret sundhedsplejemateriale (2023). DOI:10.1002/adhm.202300904

Journaloplysninger: Avanceret sundhedsplejemateriale

Leveret af Technical University München