Με μικροσκοπικά υποβρύχια στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων μέσα στο σώμα!

Μηχανικοί του UNSW (University of New South Wales) έδειξαν ότι μικρο-υποβρύχια που κινούνται με νανοκινητήρες θα μπορούσαν να πλοηγούνται μέσα στο ανθρώπινο σώμα προκειμένου να χορηγούν φάρμακα σε άρρωστα όργανα χωρίς να απαιτούνται εξωτερικά ερεθίσματα.

Σε επιστημονικό άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Materials Today, οι μηχανικοί εξηγούν πώς ανέπτυξαν αυτοκινούμενα υποβρύχια μεγέθους μικρομέτρου τα οποία εκμεταλλεύονται τα βιολογικά περιβάλλοντα στα οποία κινούνται προκειμένου να ρυθμίζουν την πλευστότητά τους, κάτι που τους επιτρέπει να μεταφέρουν φάρμακα σε συγκεκριμένα σημεία του σώματος.

Σύμφωνα με έναν εκ των ερευνητών, τον Κανγκ Λιανγκ, η γνώση αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό νέας γενιάς «μικροκινητήρων», ή νανο-οχημάτων χορήγησης φαρμάκων, εφαρμόζοντας καινοτόμες δυνάμεις καθοδήγησης σε συγκεκριμένα σημεία του σώματος.

«Ξέρουμε ήδη ότι οι μικροκινητήρες χρησιμοποιούν διαφορετικές εξωτερικές δυνάμεις καθοδήγησης- όπως φως, θερμότητα ή μαγνητικά πεδία- για να πλοηγούνται σε συγκεκριμένες τοποθεσίες» λέει ο Λιανγκ. «Σε αυτή την έρευνα, σχεδιάσαμε μικροκινητήρες που δεν βασίζονται πλέον σε εξωτερική καθοδήγηση για να πλοηγηθούν σε συγκεκριμένες τοποθεσίες. Αντ’αυτού, εκμεταλλεύονται τις μεταβολές στα βιολογικά τους περιβάλλοντα για να πλοηγούνται αυτόματα από μόνα τους».

Αυτό που κάνει τα υποβρύχια αυτά να ξεχωρίζουν είναι πως ανταποκρίνονται σε μεταβολές στα περιβάλλοντά τους για ρυθμίζουν μόνα τους την πλευστότητά τους. Με τον ίδιο τρόπο που τα κανονικά υποβρύχια χρησιμοποιούν οξυγόνο ή νερό ως έρμα, έτσι και φυσαλίδες αερίου που απελευθερώνονται ή διατηρούνται από τους μικροκινητήρες λόγω των συνθηκών pH στα ανθρώπινα κύτταρα συμβάλουν στην κίνηση των μικρών υποβρυχίων. Αυτό δεν έχει σημασία απλά και μόνο στις ιατρικές εφαρμογές, αλλά και στους μικροκινητήρες εν γένει.

«Τα περισσότερα μικρο-μοτέρ κινούνται σε δύο διαστάσεις. Αλλά σε αυτή τη δουλειά σχεδιάσαμε έναν μηχανισμό κάθετης κίνησης. Συνδυάσαμε αυτά τα δύο concept για να βρούμε ένα σχέδιο αυτόνομων μικρο-μοτέρ που κινούνται σε τρεις διαστάσεις. Αυτό θα επιτρέψει τη χρήση τους ως “έξυπνα” οχήματα χορήγησης φαρμάκων στο μέλλον» σημειώνει ο Λιανγκ, ο οποίος οραματίζεται πχ χορήγηση φαρμάκων από το στόμα για την αντιμετώπιση καρκίνων στο στομάχι ή τα έντερα. Κάθε κάψουλα φαρμάκου θα μπορούσε να περιέχει εκατομμύρια μικρο-υποβρύχια, και το καθένα από αυτά εκατομμύρια μόρια φαρμάκου.

«Φανταστείτε πως καταπίνετε μια κάψουλα για να στοχεύσετε έναν καρκίνο στο γαστρεντερικό σύστημα. Όταν βρεθούν στο γαστρικό υγρό, τα μικρο-υποβρύχια με τα φάρμακα απελευθερώνονται και κινούνται προς τα πάνω ή προς τα κάτω, ανάλογα με τον προσανατολισμό του ασθενούς. Τα φορτωμένα με φάρμακα σωματίδια μπορούν να εισαχθούν στα κύτταρα στο σημείο του καρκίνου. Όταν βρεθούν στα κύτταρα, αποσυντίθενται, απελευθερώνοντας τα φάρμακα για τη στοχευμένη και αποτελεσματική αντιμετώπιση του καρκίνου» λέει ο Λιανγκ.