Mikrorobotla bağırsak hastalığı tedavisi

San Diego Kaliforniya Üniversitesi (UCSD) mühendisleri, mikroskobik robotlar veya yeşil alglerle birleştirilmiş mikro robotları kullanan inflamatuar bağırsak hastalığı (IBH) için bir tedavi geliştirdiler. Farelerde başarılı bir şekilde test edilen deneysel tedavi, İBH semptomlarını önemli ölçüde azalttı ve toksik yan etkiler olmadan hasarlı kolon dokusunun iyileşmesini destekledi. Çalışma, Science Robotics dergisinde "Biyohibrit mikrorobotlar kolonik sitokin seviyelerini düzenliyor ve inflamatuar bağırsak hastalığında epitel bariyer restorasyonunu modüle ediyor" başlığıyla yayımlandı.

KÜÇÜK ROBOTLAR İŞBAŞINDA

Her ikisi de UCSD Kimya ve Nanomühendislik Bölümü profesörü olan Liangfang Zhang ve Joseph Wang liderliğinde bilim insanları, yeşil alg hücrelerine kimyasal olarak bağlı iltihapla savaşan nanopartiküllerden oluşan küçük robotlar olan alg-MΦNP robotları olarak adlandırılan robotları tasarladılar. Alg hücreleri yutulduktan sonra kolonun etrafında hareket ederek bağlı nanopartikülleri dağıtır. Dr. Zhang, "Bu yaklaşımın güzelliğinin, ilaç içermemesi olduğuna; sadece proinflamatuar sitokinleri absorbe etmek ve nötralize etmek için doğal hücre zarını kullandıklarına" dikkat çekti.

Nanopartiküller, makrofaj hücre zarlarıyla kaplanmış, biyobozunur bir polimerden yapılmıştır. İBH vakalarında makrofajlar aşırı derecede aktive olur ve tümör nekroz faktörü-⍺ ve interlökin-6 gibi büyük miktarlarda proinflamatuar sitokinlerin üretimine neden olurlar. Bu sitokinler, makrofajlardaki reseptörlere bağlanır ve onları daha fazla sitokin üretmeleri için tetikler. Mikrorobotların makrofajlarla kaplanması, daha fazla sitokin üretimini tetiklemeden pro-inflamatuar sitokinleri doğal olarak bağlayabilen tuzak gibi hareket etmelerine olanak tanıyor.

Araştırmacılar mikro robotların uygun güvenlik standartlarını karşıladığından emin olmak için adımlar attı. Robotların yapımında biyouyumlu malzemelerin kullanılmasının yanı sıra, çalışmada kullanılan yeşil alg hücreleri FDA tarafından tüketim açısından güvenli olarak kabul ediliyor. Güvenliğini test etmek için araştırmacılar, fareleri on gün boyunca günde bir kapsülle beslediler ve ardından kan kimyasına, ana kan hücre popülasyonuna, gastrointestinal sistemin ana bölümlerine ve çeşitli organlara baktılar. Araştırma sonuçlarına göre tedavi sonrasında farelerde herhangi bir anormallik görülmedi.

İLAÇ VE TEDAVİ GELİŞTİRİLECEK

Mikrorobotlar, içeriği kolonun nötr ortamında çözünene kadar midedeki mide asitlerinden koruyan, pH'a duyarlı bir kaplamaya sahip sıvı bir kapsül içine paketlenir. Bu sayede mikro robotlar hedeflerine ulaşana kadar serbest bırakılmıyor. Wang, "Mikro robotların diğer organları etkilemeden hastalıklı bölgeye yönlendirelebilindiğini" vurguladı. Bu şekilde toksisiteyi en aza indiriliyor. Kapsül, işlevselleştirilmiş algleri bağırsakta salınana kadar sıvı fazda tutuyor.

Mikro robotlarla tedavi edilen farelerde dışkı kanaması azaldı, dışkı kıvamı iyileşti ve IBD kaynaklı kilo kaybı tersine döndü. Ayrıca kolonda daha düşük düzeyde iltihaplanma bildirildi

Araştırmacılar şimdi platformu klinik uygulamalara taşımanın yollarını düşünüyor. "Bu alg-MΦNP-robot sisteminin güçlü yetenekleri, onu sadece IBH semptomlarını hafifletmek için uygun hale getirmekle kalmıyor, aynı zamanda güvenilir biyogüvenliği, yüksek tedavi verimliliği ve düşük toksisitesi nedeniyle onu diğer proinflamatuar sitokinle ilişkili bozuklukların ele alınmasında potansiyel bir çözüm olarak konumlandırıyor. Ayrıca platformun ölçeklenebilirliği, onu gelecekteki klinik çeviriler için ilgi çekici bir aday haline getiriyor ve yaygın erişilebilirlik olanağı sunuyor."

Orijinal makale erişim sayfası: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adl2007