För första gången har nanorobotar designats som kan leverera läkemedel direkt i ögonen utan att orsaka skada.
Nanorobot teknologi är en ny teknik i centrum för forskare för att behandla flera sjukdomar. Nanorobotar (även kallade nanobotar) är små enheter gjorda av komponenter i nanoskala och är i storleken 0.1-10 mikrometer. Nanorobotar har potential att leverera droger till humant kroppen på ett mycket målinriktat och exakt sätt. Nanorobotar är designade eller konstruerade på ett sådant sätt att de "attraheras" endast av sjuka celler och därför kan de göra en riktad eller direkt behandling i dessa celler utan att orsaka skada på friska celler. I allmänhet, för de flesta sjukdomar en sådan riktad drog leverans kanske inte är nödvändigt, men för komplicerade sjukdomar som diabetes eller cancer kan det vara mycket fördelaktigt.
Näthinnesjukdomar i ögat
Behandlingen av ögat Sjukdomar är i allmänhet inriktade på att minska inflammation i ögat, reparera traumatiska skador och skydda eller förbättra synen. En frisk näthinna – det tunna lagret av vävnad på baksidan av ögat – är avgörande för god syn. Vår näthinna består av miljontals ljuskänsliga celler (kallade stavar och kottar) och nervfibrer/celler som gör att ljus som kommer in i ögat omvandlas till elektriska impulser för att nå hjärnan. Det är så visuell information tas emot och bearbetas av vårt öga och skickas till hjärnan genom synnerven. Hela processen möjliggör vision och styr hur vi ser bilder. Näthinnesjukdomar i ögat påverkar vilken del av näthinnan som helst. Det finns få behandlingsformer för vissa näthinnesjukdomar, men de är ganska komplexa. Syftet med all behandling är att helt stoppa eller bromsa ögat sjukdom och för att skydda synen (bevara, förbättra eller återställa den). Det är avgörande att upptäcka retinala problem tidigt eftersom skadan är oåterkallelig. Om de lämnas obehandlade kan vissa retinalsjukdomar orsaka synförlust eller blindhet.
Det är extremt svårt att behandla sjukdomar som påverkar näthinnan eftersom det är mycket utmanande att leverera riktade läkemedel genom den täta biologiska vävnaden som finns i ögat. Även om ögonvävnader mestadels består av vatten men de består av trögflytande ögonboll och ett tätt nätverk av molekyler (hyaluronan och kollagen) som inte lätt kan penetreras av partiklar eftersom båda är mycket starka barriärer. Det krävs en hel del precision för att göra en riktad läkemedelsleverans till ögat. Detta är anledningen till att traditionella metoder som har använts för att leverera läkemedel till ögonen huvudsakligen har förlitat sig på slumpmässig och passiv diffusion av molekyler och dessa metoder är inte lämpade för att leverera läkemedel till ögats bakre del.
Nanorobotar för att behandla retinala sjukdomar
Forskare vid Max Planck Institute for Intelligent Systems i Stuttgart har tillsammans med ett team utvecklat nanorobotar ('fordon') som för allra första gången kan gå igenom den täta ögonvävnaden. Dessa nanorobotar tillverkades med en vakuumbaserad teknik där kiseldioxidbaserade nanopartiklar mönstrades på en wafer som sedan placerades inuti en vakuumkammare i en viss vinkel medan kiseldioxidmaterial som järn eller nickel avsattes. Skuggningen som orsakas av en ytlig vinkel ser till att materialet endast avsätts på nanopartiklar som sedan antar spiralformad propellerstruktur. Dessa nanorobotar är cirka 500 nm breda och 2 μm långa, magnetiska till sin natur och formade som mikropropellrar. Denna storlek är cirka 200 gånger mindre än diametern på ett enda hårstrå. Nanorobotarna beläggs sedan med ett non-stick biovätskeskikt på utsidan för att förhindra vidhäftning mellan nanoroboten och det biologiska proteinnätverket i ögonvävnaden när nanorobotar navigerar genom den. Den optimala storleken på nanorobotar ser till att de glider genom nätet av biologiskt polymert nätverk utan att skada den känsliga ögonvävnaden. Dessa fantastiska nanorobotar kan laddas med droger eller mediciner och kan navigeras cm för cm och riktas mot ett visst område i ögat med hjälp av magnetiska fält i realtid.
Forskare injicerade tusentals nanorobotar i ett grisöga med hjälp av en nål och applicerade magnetfält precis för att röra nanorobotarna mot ögats näthinna under en total varaktighet på 30 minuter från och med injektionen. De övervakade ständigt nanorobotens väg med hjälp av en avbildningsteknik som ofta används för att diagnostisera ögonsjukdomar. Denna teknik är unik och minimalt invasiv. Även om det hittills bara har visats i modellsystem eller vätskor. Forskare hoppas att den här tekniken inom en snar framtid kommer att användas för att ladda nanorobotar med lämplig terapi och att de kommer att nå andra mjuka täta vävnader i oåtkomliga delar av människokroppen. Området nanomedicin – användning av nanorobotar för terapi – har fått stor uppmärksamhet under de senaste åren och många olika typer av nanorobotar utvecklas, några använder 3D-tillverkningsprocesser. Intressant nog kan nästan en miljard nanorobotar utvecklas på några timmar genom att förånga kiseldioxid och andra material som järn på en kiselskiva under högvakuumförhållanden.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Zhiguang W et al. 2018. En svärm av hala mikropropellrar tränger in i ögats glaskropp. Vetenskap Förskott. 4 (11). https://doi.org/10.1126/sciadv.aat4388
***
