Несмотря на значительные достижения в медицине, повреждения спинного мозга остаются одними из самых сложных в лечении физических травм. Рубцевание часто препятствует регенерации нервных волокон, а нервные клетки обычно не могут регенерировать самостоятельно. Возможное решение? Серия инъекционных нанороботов, содержащих стволовые клетки, которые могут помочь регенерации нервных клеток. Подробное описание этих крошечных роботов приведено в исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature Materials .
Для создания новых инструментов команда из швейцарского ETH Zurich разработала микроскопические устройства, которые сочетают живые нейронные клетки-предшественники (NPC) — специализированные стволовые клетки, разработанные для лечения заболеваний позвоночника, — с индивидуально подобранными наночастицами. Эти наночастицы имеют два слоя: один чувствителен к магнитным полям, а другой преобразует их в электрические сигналы.
«В центре мы размещаем резервуар, где улавливаем клетки. Затем мы вводим наночастицы и ждем, пока два компонента свяжутся», — говорится в заявлении Сальвадора Пане и Видаля, соавтора исследования и специалиста по робототехнике из Цюрихского технологического института.
Каждый наноробот имеет ширину около шести микрометров, что делает их меньше, чем эритроцит. Однако для проведения процедуры требуется огромное количество роботов. В ходе испытаний на животных необходимы миллионы нанороботов. Даже при таком большом количестве первоначальные экспериментальные результаты обнадеживают. В тестах на мышах с поврежденным спинным мозгом нервные клетки, стимулированные микророботами, начали восстанавливать связи в месте повреждения в течение 28 дней. К концу эксперимента у мышей наблюдалось значительное улучшение движений, походки, координации и исследовательского поведения.
Прежде чем эти нанороботы будут готовы к массовому применению, необходимы значительные дополнительные исследования, но команда надеется однажды начать тестирование аналогичных устройств на людях. До этого им необходимо определить наиболее эффективные магнитные поля и продолжительность их воздействия на пациентов. Тем временем, разработанная конструкция может быть также применена для лечения регенеративных заболеваний органов и ран.
«Воспроизводимое и масштабируемое производство микророботов с использованием нашей системы «лаборатория на чипе» демонстрирует, что потенциал применения платформы выходит за рамки фундаментальных исследований», — добавил Пане и Видаль.