«Спермбот» может помочь в лечении рака шейки матки.
Благодаря биогибридному микророботу в один прекрасный день могут быть получены противораковые лекарственные средства для опухолей женской репродуктивной системы.
Научно-фантастический микробот, описанный в декабрьской статье в журнале ACS Nano, состоит из спермы быка в сочетании с пластиковой трехмерной печатной микроструктурой, с покрытием на основе железа.
Это покрытие позволяет исследователям магнитно направлять робота к цели. Затем, когда биогибридный бот попадает в опухоль, четыре руки на микроструктуре автоматически изгибаются, освобождая клетку спермы, проникающую в раковые клетки и доставляющую свой медицинский груз.
Эта технология еще далека от готовности к практическим применениям — до сих пор она была протестирована только в лабораторных блюдах, и перед исследованием на людях требуется гораздо больше исследований.
Хотя «сперматозоиды» могут показаться странным способом доставки препаратов в определенные места в организме, исследователи сказали, что сперма является естественным подспорьем для этой работы.
«Мы решили работать со сперматозоидами, потому что у них есть возможность естественно путешествовать в женском репродуктивном тракте», — говорит соавтор исследования Мариана Медина-Санчес, Дрезден, Германия.
«Сперма обладает естественной способностью сливаться с яйцеклеткой, и это очень полезно», — сказала Медина-Санчес. «Он может сделать то же самое с раковыми клетками и высвободить лекарство внутри раковых клеток, делая лечение намного более эффективным».
В исследовании загрузили препарат от рака шейки матки, называемый доксорубицином гидрохлоридом, в головку сперматозоидов, сообщила Медина Санчес. Она сказала, что сперма защищает препарат от окружающей среды. Кроме того, препарат не влияет на клетки спермы таким же образом, как он влияет на раковые клетки, поэтому клетка спермы остается здоровой и способна передвигаться.
Спермоты, переносящие лекарственные средства, были протестированы в лабораторных блюдах, где им было поручено доставлять препараты в клетки рака шейки матки.
Исследователи сказали, что они надеются перейти к экспериментам на животных в будущем. И в какой-то момент им придется заменить бычью сперму человеческой.
От лабораторных клеток до людей?
Хотя лабораторные эксперименты были успешными — сперматозоид был направлен на раковые клетки шейки матки, где сперма была выпущена и доставлен лекарственный препарат — все еще есть некоторые проблемы, которые пытаются исследовать исследователи.
Например, исследователи «хотят сделать биодеградируемую структуру железа с покрытием биоразлагаемой, чтобы она растворилась после высвобождения лекарственного средства. Эта корректировка поможет «избежать иммунологических и других реакций, которые эти структуры могут вызвать».
На данный момент исследователи могут ориентироваться только на отдельные сперматозоиды. Но для практических применений им нужно было бы управлять несколькими клетками спермы одновременно, чтобы доставить правильную дозу препарата, поскольку одна клетка спермы может удерживать ограниченное количество.
В практических применениях сперматозоиды могут быть введены в женскую репродуктивную систему с помощью катетера — метода, аналогичного искусственному осеменению, сообщила Медина-Санчес. Она добавила, что сперматозоиды все равно должны управляться магнитно, но магнитное поле, используемое для управления ботом, очень слабое и не влияет на организм человека.
В исследовании сперматозоиды были протестированы с использованием цервикальных раковых клеток. Но исследователи «хотят использовать его для всех видов гинекологических раков — рак яичников, рак матки, рак шейки матки», — сказала Медина-Санчес.
Для внедрения технологии в больницы потребуются дальнейшие технологические достижения. Современные методы визуализации недостаточно точны, чтобы позволить врачам контролировать в реальном времени движение спермы внутри тела, что они хотели бы сделать в клинических условиях.
«В идеале мы хотели бы визуализировать сперматозоиды в реальном времени в глубоких тканях … чтобы действительно привести ботов в целевое положение», — сказала Медина-Санчес. «Но в настоящее время пространственное разрешение магнитно-резонансных или ультразвуковых систем визуализации составляет всего около 100 микрометров».
По словам Медины Санчес, головка спермы размером 5-10 микрометров, и микроструктура с трехмерной печатью немного больше, а это означает, что спермобот будет невидимым для существующих систем.
