پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو ربات‌های میکروسکوپی با استفاده از نانوذرات ساخته‌اند که می‌توانند در ریه‌ها شنا کنند، دارو را به بافت هدف تحویل دهند و برای پاکسازی موارد تهدیدکننده بدن نظیر ذات‌الریه باکتریایی مورد استفاده قرار گیرند.
ربات‌های میکروسکوپی به جنگ ذات‌الریه می‌روند
در موش‌ها، میکروربات‌ها به طور ایمن باکتری‌های ایجادکننده ذات‌الریه را در ریه‌ها از بین بردند و منجر به زنده ماندن ۱۰۰ درصدی شدند. در مقابل، موش‌های درمان‌نشده همگی در عرض سه روز پس از عفونت مردند.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در Nature Materials منتشر شده است.
میکروربات‌ها از سلول‌های جلبکی ساخته شده‌اند که سطح آن‌ها با نانوذرات پر از آنتی‌بیوتیک پوشانده شده است. جلبک‌ها حرکتی را ایجاد می‌کنند که به میکروربات‌ها اجازه می‌دهد در اطراف شنا کنند و آنتی‌بیوتیک‌ها را مستقیم به باکتری‌های بیشتری در ریه‌ها برسانند. نانوذرات حاوی آنتی‌بیوتیک‌ها از کره‌های پلیمری زیست تخریب‌پذیر کوچکی ساخته شده‌اند که با غشای سلولی نوتروفیل‌ها، که نوعی گلبول سفید خون هستند، پوشیده شده‌اند. ویژگی خاص این غشای سلولی این است که مولکول‌های التهابی تولید شده توسط باکتری‌ها و سیستم ایمنی بدن را جذب و خنثی می‌کنند. این موضوع به میکروربات‌ها توانایی کاهش التهاب مضر را می‌دهد که به نوبه خود آن‌ها را در مبارزه با عفونت ریه موثرتر می‌کند.
این کار یک تلاش مشترک بین آزمایشگاه‌های جوزف وانگ و لیانگ فانگ ژانگ است. وانگ محقق پیشرو در زمینه تحقیقات میکرو و نانورباتیک است، در حالی که ژانگ یک در توسعه نانوذرات شبیه‌ساز سلولی برای درمان عفونت‌ها و بیماری‌ها فعالیت می‌کند. آن‌ها با هم پیشگام توسعه ربات‌های کوچک داروساز هستند که می‌توانند با خیال راحت در حیوانات زنده برای درمان عفونت‌های باکتریایی در معده و خون استفاده شوند.
ژانگ گفت: «هدف ما این است که دارورسانی هدفمند را در بخش‌های چالش برانگیز بدن مانند ریه‌ها انجام دهیم. ما می‌خواهیم این کار را به روشی ایمن، آسان، زیست سازگار و طولانی مدت انجام دهیم. این چیزی است که ما در این کار نشان داده‌ایم.»
این تیم از میکروربات‌ها برای درمان موش‌های مبتلا به یک نوع حاد و بالقوه کشنده ذات‌الریه ناشی از باکتری سودوموناس آئروژینوزا استفاده کردند. این شکل از ذات‌الریه معمولا بیمارانی را که تهویه مکانیکی در بخش مراقبت‌های ویژه دریافت می‌کنند، تحت تاثیر قرار می‌دهد. محققان این میکروربات‌ها را از طریق لوله‌ای که در نای قرار داده شده بود، به ریه‌های موش وارد کردند. عفونت‌ها پس از یک هفته به طور کامل از بین رفت. تمام موش‌های تحت درمان با میکروربات‌ها در ۳۰ روز پس از استفاده، زنده ماندند، در حالی که موش‌های درمان نشده طی سه روز مردند.
درمان با میکروربات ها نیز موثرتر از تزریق آنتی بیوتیک به جریان خون بود. دومی نیاز به دوزی از آنتی‌بیوتیک داشت که ۳۰۰۰ برابر بیشتر از مقدار مورد استفاده در میکروربات ها بود تا به همان اثر برسد. برای مقایسه، دوز میکروربات‌ها ۵۰۰ نانوگرم آنتی‌بیوتیک به ازای هر موش فراهم می‌کرد، در حالی که تزریق میلی‌گرم آنتی‌بیوتیک به ازای هر موش بود.
رویکرد این تیم بسیار موثر است زیرا دارو را به جای انتشار آن در تمام بدن در جایی که نیاز دارد قرار می‌دهد. وانگ می‌گوید: «این نتایج نشان می‌دهد که چگونه تحویل داروی هدفمند همراه با حرکت فعال ریزجلبک‌ها، کارایی درمانی را بهبود می‌بخشد.»
با تزریق داخل وریدی، گاهی اوقات فقط بخش بسیار کمی از آنتی‌بیوتیک‌ها وارد ریه ها می‌شود. به همین دلیل است که بسیاری از درمان‌های آنتی‌بیوتیکی فعلی برای ذات‌الریه به اندازه مورد نیاز کار نمی‌کنند و منجر به مرگ و میر بسیار بالایی در بیماران می‌شود. این نتایج نشان داد که میکروربات‌ها به طور بالقوه می‌توانند نفوذ آنتی‌بیوتیک را برای کشتن پاتوژن‌های باکتریایی بهبود بخشند و جان بیماران بیشتری را نجات دهند.
کار هنوز در مرحله اثبات مفهوم است. این تیم قصد دارد تحقیقات اساسی بیشتری را برای درک دقیق نحوه تعامل میکروربات‌ها با سیستم ایمنی انجام دهد. گام‌های بعدی همچنین شامل مطالعاتی برای تأیید صحت درمان میکروربات‌ها و افزایش مقیاس آن قبل از آزمایش آن در حیوانات بزرگ‌تر و در نهایت در انسان است.
