Forskare har utvecklat en ny ultraljuds styrd robot i cell storlek som kan simma genom blodet samtidigt som den tar bort skadliga bakterier och toxiner. Tekniken kan på sikt vara användbar för att motverka en mängd olika sjukdomar.
Blodsjukdomar som har potential att behandlas av nanorobotar
Ett av de viktigaste filtren i kroppen är njurarna. Kronisk njursjukdom drabbar 10% av befolkningen och dödar miljoner människor som inte har tillgång till en överkomlig behandling. Det är en sjukdom som förgiftar blodet, ett fel i ett filter som tillåter avfall att bygga upp i cirkulationssystemet.
Andra blodsjukdomar, som Sepsis är en av de dödligaste sjukdomar som många inte har hört talas om, drabbar uppskattnings 30 000 000 människor över hela världen per år. Mellan 15-30 procent är dödliga, vilket resulterar i 6 000 000 årliga dödsfall vilket innebär att Sepsis ger fler dödsoffer per år än tobak.
Vid sjukdomarna som är tidskänsliga kan timmar och minuter göra skillnaden mellan liv eller död. Att diagnostisera sjukdomen och därefter behandla det med antibiotika eller en dialysmaskin är ett moment som tar timmar. Många dödsfallen är onödiga och sker på grund av brist på adekvat behandling.
Rengöring av blodet med ultraljuds styrda nanorobotar
Forskare vid University of California, San Diego, föreslår att använda nano-robotar som en lösning för att lösa problemet. Deras forskning, som publicerades den 30 maj i Science Robotics, kombinerar fördelarna med organiska försvarsmekanismer med moderna fjärrstyrningssystem för att erbjuda en av de mest avancerade, men enkla avgiftnings systemet.
Forskarna hävdar efter att ha behandlat förorenat blod med nanorobotar, en kort 5-minuters behandling, hade blodproven tre gånger färre bakterier och gifter än obehandlat blodprov.
De tror att ultraljud drivna robotar, stora som celler, kan vara svaret på hälsoproblemen som påverkar tiotals miljoner per år. Nanorobotarna simmar genom blodet, samlar in och rensar bakterier och andra gifter. Enligt UC San Diego, proof-of-Concept kan nanorobotar en dag på ett säkert sätt även ta bort och sanera andra biologiska vätskor i kroppen.
Nanorobotar är gjorda av en kombinationen av guld-nanotrådar och en hybrid kombination av trombocyter och röda blodkroppar. Duon arbetar tillsammans för att utföra uppgiften att två olika celler på en gång. Trombocyter är små blodkroppar som hjälper blodet att koagulera och används för att binda patogener som MRSA-bakterier-en antibiotikaresistenta stam av bakterier Staphylococcus aureus. De andra cellerna, de röda blodkropparna, används för att hjälpa till att absorbera och neutralisera gifter som produceras av MRSA-bakterier.
Vågorna från ultraljud får guldet att reagera, vilket gör att Nanobototarna simma i en relativt snabb takt utan behov av ett kemiskt bränsle.
Genom att integrera naturliga cell beläggningar på syntetiska nanomaskiner går det att skapa nya möjligheter med små robotar som avlägsnande av patogener och gifter från kroppen och från andra matriser, säger Joseph Wang, en av forskarna som utvecklade tekniken. “Detta är en proof-of-konceptet plattform för olika terapeutiska och bioavgiftnings applikationer.”
-Tanken på sikt är att skapa multifunktionella nanorobotar som kan utföra så många olika uppgifter på en gång, säger Berta Esteban-Fernández de Ávila, medförfattare och en postdoktoral i Wangs forskargrupp på UC San Diego.
UC San Diego hävdar också att bio-beläggning skyddar nanorobotar från biofouling- en process där proteiner samlas på ytan av invasiva främmande föremål vilket hindrar dem från att fungera normalt.
Hur skapas nanobotarna?
Att skapa en Nanobot i en människa är en svår uppgift. Trots utmaningen upptäckte forskarna bakom blod rengörings nanorobotar en metod för att binda trombocyter och röda blodkroppar. De två cellerna separeras först i sina individuella delar. Sedan används högfrekventa ljudvågor för att smälta samman membranen. När membramen är bundna kan man belägga de hybridiserade membranen med guld nanotrådar.
I toppfart kan Nanobots färdas i upp till 35 mikrometer per sekund i blodet. För närvarande fokuserar forskarna på att utveckla biologiskt nedbrytbara material att använda istället för guld.
Även om arbetet fortfarande är i sin linda är resultaten lovande. Att kunna minska bakterierna och räkna toxiner i blodet med tre gånger mindre genom en fem-minuters test är ett stort framsteg som sannolikt kommer innebära större teknikgenombrott inom en snar framtid.
Källa: http://jacobsschool.ucsd.edu
