Die Chemotherapie ist eine der häufigsten und wirksamsten Formen der Krebsbehandlung. Chemotherapeutika töten jedoch nicht nur Krebszellen, sondern können auch den Rest des Körpers verwüsten. Die direkte Verabreichung von Medikamenten an Krebszellen könnte helfen, diese unangenehmen Nebenwirkungen der Chemotherapie zu reduzieren.
In einer Proof-of-Concept-Studie entwickelten die Forscher fischförmige Mikroroboter, die magnetisch zur Krebszelle getrieben werden, um einen chemotherapeutischen Wirkstoff freizusetzen. Da Tumore in sauren Mikroumgebungen vorkommen, baute das Team Mikroroboter, die ihre Form als Reaktion auf einen sinkenden pH-Wert ändern können.
Heilender Mikrorobotertransformator
Mikroroboter bestehen aus einem 3D-gedruckten pH-sensitiven Hydrogel und gibt es in verschiedenen Formen - eine Krabbe, ein Schmetterling oder ein Fisch. Das Team kodierte das Morphing der pH-empfindlichen Form, indem es die Druckdichte in bestimmten Bereichen der Form, wie den Kanten der Krabbenkrallen oder dem Fischmaul, so anpasste, dass sie sich als Reaktion auf Änderungen des Säuregehalts öffnen oder schließen können. Dann machten sie die Mikroroboter magnetisch, indem sie sie in eine Suspension aus Eisenoxid-Nanopartikeln legten.
In Labortests zeigten die Forscher in verschiedenen Tests unterschiedliche Fähigkeiten der Mikroroboter. Der fischförmige Mikroroboter hat beispielsweise einen verstellbaren „Mund“, der das Medikament in einer Salzlösung einkapselt und in einer leicht sauren Umgebung durch Öffnen des Mundes freisetzt. Das Team zeigte, dass sie die Fische durch simulierte Blutgefäße führen können, um Krebszellen in einer bestimmten Region zu erreichen. Als sie den pH-Wert der Lösung senkten, öffneten die Fische ihr Maul, um das Chemotherapeutikum freizusetzen, das nahegelegene Zellen abtötete.
Nächster Schritt: Kleine!
Obwohl diese Studie viel versprechend ist, müssen Mikroroboter noch kleiner gemacht werden, um echte Blutgefäße zu navigieren, und es muss ein geeignetes bildgebendes Verfahren gefunden werden, um ihre Bewegungen im Körper zu verfolgen, so die Forscher. Durch die kontinuierliche Optimierung von Größe, Bewegungssteuerung und Bildgebungstechnologie werden diese formwandelnden magnetischen Mikrobots ideale Plattformen für komplexe Arzneimittelabgabevorgänge bieten.
