Tratament cu nanoroboți pentru pneumoniile care pun viața în pericol

Tratament cu nanoroboți pentru pneumoniile care pun viața în pericol
septembrie 26 12:55 2022
Articol scris de:
Timp citire articol: 4 minut(e)

O echipă de specialiști în nanoinginerie a dezvoltat microroboți care pot fi utilizați pentru a trata cazurile de pneumonie care pot provoca decesul.

O echipă de nanoingineri de la universitatea San Diego, din California, a dezvoltat roboți microscopici, numiți microroboți, care pot înota până în plămâni pentru a furniza medicamente, putând fi utilizați pentru a trata cazurile de pneumonie bacteriană care pun viața în pericol.

La șoareci, microroboții au eliminat în siguranță bacteriile din plămâni care au cauzat pneumonia cu o rată de supraviețuire de 100%. În grupul de control, șoarecii netrați au murit cu toții la trei zile după infectare.

Rezultatele au fost publicate joi, în Nature Materials.

Microroboții sunt alcătuiți din celulele unor alge ale căror suprafețe sunt presărate cu nanoparticule umplute cu antibiotice. Algele asigură mișcarea, ceea ce le permite nanoroboților să înoate și să livreze antibiotice direct către bacteriile din plămâni.

Nanoparticulele care conțin antibioticele sunt făcute din sfere de polimer biodegradabile minuscule acoperite de membrana celulară a neutrofilelor (un tip de globule albe).

Un lucru special la aceste membrane celulare este acela că că pot absorbi și neutraliza moleculele inflamatorii produse de bacterii și de sistemul imunitar al organismului. Acest lucru le oferă microroboților capacitatea de a reduce inflamația dăunătoare, făcându-i face mai eficienți în lupta împotriva infecțiilor pulmonare.

Lucrarea este un efort comun de colaborare între laboratoarele profesorilor de nanoinginerie Joseph Wang și Liangfang Zhang, ambii de la UC San Diego Jacobs School of Engineering. Wang este un lider mondial în domeniul cercetării micro și nanorobotice, în timp ce Zhang este un lider mondial în dezvoltarea nanoparticulelor care imită celulele pentru tratarea infecțiilor și a bolilor. Împreună, cei doi oameni de știință au fost pionieri în dezvoltarea unor roboți mici care livrează medicamente și pot fi utilizați în siguranță la animalele vii pentru a trata infecțiile bacteriene din stomac și sânge. Tratarea infecțiilor bacteriene pulmonare este cea mai recentă reușită în domeniul lor de activitate.

„Scopul nostru este să facem livrarea direcționată a medicamentelor în părți ale corpului, care reprezintă o provocare, așa cum sunt și plămânii. Și vrem să o facem într-un mod sigur, ușor, biocompatibil și de lungă durată”, a spus Zhang. „Asta este ceea ce am demonstrat în această lucrare”.

Echipa a folosit microroboții pentru a trata șoarecii cu o formă acută și potențial fatală de pneumonie cauzată de bacteria Pseudomonas aeruginosa. Această formă de pneumonie afectează frecvent pacienții care primesc ventilație mecanică în secția de terapie intensivă.

Cercetătorii au administrat microroboții în plămânii șoarecilor printr-un tub introdus în trahee. Infecțiile au fost înlăturate complet după o săptămână. Toți șoarecii tratați cu microroboți au supraviețuit peste 30 de zile, în timp ce șoarecii netratați au murit în trei zile.

Tratamentul cu microroboți s-a dovedit, de asemenea, mai eficient decât o injecție IV de antibiotice în fluxul sanguin, care a necesitat o doză de antibiotice de 3000 de ori mai mare decât cea folosită la microroboți pentru a obține același efect. Pentru comparație, o doză furnizată de microroboți a conținut 500 de nanograme de antibiotice per șoarece, în timp ce o injecție IV a furnizat 1,644 miligrame de antibiotice per șoarece.

Abordarea echipei s-a dovedit atât de eficientă, întrucât medicamentul ajunge exact acolo unde trebuie fără a se împrăștia prin restul corpului.

„Aceste rezultate arată că livrarea direcționată a medicamentelor, combinată cu mișcarea activă a microalgelor, îmbunătățește eficacitatea terapeutică”, a spus Wang.

„Cu o injecție intravenoasă, uneori doar o fracțiune foarte mică de antibiotice va ajunge în plămâni. De aceea, multe tratamente antibiotice actuale pentru pneumonie nu funcționează atât de bine pe cât este necesar, ceea ce duce la rate foarte mari de mortalitate la cei mai bolnavi”, a declarat coautorul studiului, dr Victor Nizet, profesor la facultatea de medicină de la UC San Diego și facultatea Skaggs de farmacie și științe farmaceutice, medic-cercetător, unul dintre colaboratorii celor doi oameni de știință.

„În baza acestor rezultate obținute la șoarecei vedem că microroboții ar putea îmbunătăți tratamentul cu antibiotice pentru a ucide agenții patogeni bacterieni și a salva viețile mai multor pacienți”, a mai spus medicul.

Cercetătorii spun că abordarea cu alge care ajung în plămâni este sigură. După tratament, celulele imune ale organismului digeră eficient algele, împreună cu orice nanoparticule rămase.

„Nimic toxic nu este lăsat în urmă”, au mai precizat autorii cercetării.

Lucrarea se află încă în stadiul de demonstrare a conceptului. Echipa intenționează să facă mai multe cercetări pentru a înțelege exact cum interacționează microroboții cu sistemul imunitar.

Următorii pași includ studii pentru validarea tratamentului cu microroboți și extinderea acestuia înainte de a-l testa pe animale mai mari și pe oameni.

„Depășim și mai mult granița în domeniul livrării țintite de medicamente”, au mai precizat autorii.

scrie un comentariu

0 Comentarii

Adaugă un comentariu