Категории
Сменить пароль!
Сброс пароля!
Учёные создали из сперматозоидов управляемых микророботов. Магнитное покрытие позволяет направлять их по сложному маршруту, а впервые применённая рентген-флюороскопия даёт возможность в реальном времени визуализировать продвижение таких структур внутри организма. Это открывает перспективы для терапии бесплодия и высокоточной доставки фармпрепаратов.
Исследовательская группа из Нидерландов и Канады представила биогибридных микророботов на основе сперматозоидов. Работа опубликована в журнале npj Robotics.
Сперматозоиды — идеальные кандидаты для биоробототехники. Их природная функция включает эффективное передвижение в сложных условиях репродуктивного тракта. Главное препятствие для их применения — трудность отслеживания неинвазивными методами. Клетки почти прозрачны для рентгена, а оптические технологии обладают малой глубиной проникновения.
Для решения проблемы учёные использовали бычьи сперматозоиды. Клетки объединили в агрегаты и покрыли наночастицами оксида железа. Процесс основан на электростатической самосборке: частицы самостоятельно распределяются по поверхности клеток. Новое покрытие выполняет двойную задачу: делает агрегаты чувствительными к магнитному полю и повышает их плотность, обеспечивая видимость при рентгеновском сканировании.
Готовых роботов поместили в трёхмерную фантомную модель женской репродуктивной системы, заполненную жидкостью. Роботизированный манипулятор с постоянным магнитом генерировал вращающееся поле, заставляя кластеры катиться по внутренним поверхностям модели. Движение в реальном времени фиксировали с помощью рентген-флюороскопии.
Эксперименты подтвердили высокую управляемость систем. Микророботы успешно преодолевали путь от шейки матки до правой или левой фаллопиевой трубы менее чем за 50 секунд. Скорость прямо зависела от частоты вращения магнита. Рост частоты с 2 до 10 Гц ускорял движение до 8–12 мм/с. Дальнейшее увеличение частоты вызывало фрагментацию кластеров.
Тесты трёх концентраций магнитных частиц (1, 2 и 3 мг/мл) показали: все варианты обеспечивают стабильное управление и чёткую рентгеновскую визуализацию. Оценка биосовместимости с культурой клеток эндометрия человека в течение 72 часов выявила отсутствие значительной токсичности. Жизнеспособность клеток сохранялась в диапазоне 74–88%.
Эта работа демонстрирует принципиальную возможность создания контролируемых и отслеживаемых биогибридных систем. Потенциально технология может привести к разработке новых методов терапии заболеваний матки и фаллопиевых труб — эндометриоза, миом, злокачественных новообразований.
Технология находится на ранней стадии разработки. Эксперименты проводили на жёсткой пластиковой модели, не учитывающей все нюансы живого организма: мягкие ткани, движение жидкостей, работу иммунной системы. Проблема распада магнитных агрегатов при высокой скорости требует решения. Клиническое применение станет возможным лишь после преодоления этих ограничений.
Sperm cell empowerment: X-ray-guided magnetic fields for enhanced actuation and localization of cytocompatible biohybrid microrobots
Комментарии (0)