Νανορομπότ «κολυμπούν» στους πνεύμονες και θεραπεύουν θανατηφόρα πνευμονία σε ποντίκια

Μηχανικοί νανοτεχνολογίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο δημιούργησαν μικροσκοπικά ρομπότ, τα οποία μπορούν να έχουν πρόσβαση στους πνεύμονες, εισάγοντας φάρμακα ώστε να αντιμετωπίζονται επικίνδυνες, για την ζωή του ασθενούς, λοιμώξεις ή περιπτώσεων βακτηριακής πνευμονίας.

Τα μικρορομπότ εξάλειψαν με ασφάλεια τα βακτήρια που προκαλούν πνευμονία και είχαν ποσοστό επιτυχίας σε βαθμό 100% .

Αντίθετα, τα ποντίκια που δεν υποβλήθηκαν σε αυτή τη θεραπεία πέθαναν όλα μέσα σε τρεις ημέρες μετά τη μόλυνση.

Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στις 22 Σεπτεμβρίου στο Nature Materials.

Τα μικρορομπότ είναι κατασκευασμένα από κύτταρα άλγης τα οποία έχουν εμπλουτιστεί με αντιβιοτικά νανοσωματίδια.

Η άλγη δίνει την δυνατότητα της κίνησης επιτρέποντας στα μικρορομπότ να κολυμπούν και να παραδίδουν αντιβιοτικά απευθείας σε περισσότερα βακτήρια στους πνεύμονες.

Τα νανοσωματίδια που περιέχουν τα αντιβιοτικά αποτελούνται από μικροσκοπικές βιοδιασπώμενες πολυμερείς σφαίρες που είναι επικαλυμμένες με τις κυτταρικές μεμβράνες των ουδετερόφιλων, τα οποία είναι ένας τύπος λευκών αιμοσφαιρίων. Το ιδιαίτερο σε αυτές τις κυτταρικές μεμβράνες είναι ότι απορροφούν και εξουδετερώνουν τα φλεγμονώδη μόρια που παράγονται από τα βακτήρια και το ανοσοποιητικό σύστημα του οργανισμού. Αυτό δίνει στα μικρορομπότ την ικανότητα να μειώνουν την επιβλαβή φλεγμονή, γεγονός που με τη σειρά του τα καθιστά πιο αποτελεσματικά στην καταπολέμηση της πνευμονικής λοίμωξης.

Η ομάδα χρησιμοποίησε τα μικρορομπότ για να θεραπεύσει ποντίκια με μια οξεία και δυνητικά θανατηφόρα μορφή πνευμονίας που προκαλείται από το βακτήριο Pseudomonas aeruginosa.

Οι ερευνητές χορήγησαν τα μικρορομπότ στους πνεύμονες των ποντικών μέσω ενός σωλήνα που εισήχθη στην τραχεία. Οι λοιμώξεις εξαφανίστηκαν πλήρως μετά από μία εβδομάδα. Όλα τα ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με τα μικρορομπότ επέζησαν μετά από 30 ημέρες, ενώ τα ποντίκια που δεν έλαβαν τη θεραπεία πέθαναν μέσα σε τρεις ημέρες.

Η θεραπεία με τα μικρορομπότ ήταν επίσης πιο αποτελεσματική από την ενδοφλέβια χορήγηση αντιβιοτικών. Η τελευταία απαιτούσε μια δόση αντιβιοτικού που ήταν 3.000 φορές υψηλότερη από εκείνη που χρησιμοποιήθηκε στα μικρορομπότ για να επιτευχθεί το ίδιο αποτέλεσμα. Συγκεκριμένα, μια δόση με μικρορομπότ παρείχε 500 νανογραμμάρια αντιβιοτικού ανά ποντίκι, ενώ μια ενδοφλέβια ένεση παρείχε 1,644 χιλιοστογραμμάρια αντιβιοτικού ανά ποντίκι.

Η προσέγγιση της ομάδας είναι τόσο αποτελεσματική επειδή τοποθετεί το φάρμακο ακριβώς εκεί που πρέπει να πάει, αντί να το διαχέει στο υπόλοιπο σώμα.

«Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν πώς η στοχευμένη παράδοση φαρμάκων σε συνδυασμό με την ενεργή κίνηση της μικροάλγης βελτιώνει τη θεραπευτική αποτελεσματικότητα», δήλωσαν οι επιστήμονες.

Η ομάδα σχεδιάζει να κάνει περαιτέρω έρευνα για να κατανοήσει ακριβώς πώς τα μικρορομπότ αλληλεπιδρούν με το ανοσοποιητικό σύστημα. Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν επίσης μελέτες για την επικύρωση της θεραπείας με μικρορομπότ και την κλιμάκωσή της πριν από τη δοκιμή της σε μεγαλύτερα ζώα και τελικά σε ανθρώπους.