Všeobecné

Ultrazvukové nanoboty odstraňujú toxíny a baktérie z krvi


Jeden z najdôležitejších filtrov v tele, obličky, sú náchylné na zlyhanie. Chronické ochorenie obličiek ovplyvňuje 10% populácie, zabíjajúc milióny ľudí, ktorí nemajú prístup k dostupnej liečbe. Je to choroba otravujúca krv, chyba vo filtri, ktorá umožňuje hromadenie odpadu v obehovom systéme.

Ďalšie krvné choroby, ako sepsa, jedna z najsmrteľnejších chorôb, o ktorej mnohí doteraz nepočuli, sú odhadované 30 miliónov ľudí na celom svete ročne. Medzi 15 - 30 percent prípadov je smrteľných, vyúsťujúce do 6 miliónov úmrtí ročne - o milión viac obetí ročne ako tabak.

Choroby sú citlivé na čas - hodiny môžu zmeniť rozdiel medzi životom a smrťou. Diagnostikovanie choroby a jej liečba antibiotikami alebo dialýzou však trvá niekoľko hodín, kým začne účinkovať. Odborníci tvrdia, že mnoho úmrtí je zbytočným výsledkom v dôsledku chýbajúcej adekvátnej liečby.

Čistenie krvi pomocou nanorobotov napájaných ultrazvukom

Tento problém je znepokojujúci. Inžinieri z Kalifornskej univerzity v San Diegu však navrhujú použiť na riešenie problému roboty s veľkosťou nano.

Ich výskum publikovaný 30. mája v časopise Science Robotics kombinuje výhody organických obranných mechanizmov s modernými systémami diaľkového ovládania a ponúka jedno z najpokročilejších a zároveň jednoduchých detoxikačných zariadení.

Vedci tvrdia, že po ošetrení kontaminovanej krvi nanorobotmi vzorky krvi mali trikrát menej baktérie a toxíny ako neošetrená vzorka po krátkej dobe 5 minút procesu.

Ultrazvukové roboty s veľkosťou bunky - odpoveď na rozšírený stav ovplyvňujúci desiatky miliónov ročne. Nanoroboti plávajú krvou a pri pohybe zhromažďujú a čistia baktérie a ďalšie toxíny. Podľa UC San Diego by nanoroboti s dokázanou koncepciou mohli jedného dňa poskytnúť bezpečný spôsob odstránenia na dekontamináciu iných biologických tekutín v tele.

Nanoroboty sú kombináciou zlatých nanodrôtov a hybridnej kombinácie krvných doštičiek a červených krviniek. Duo spolupracuje na plnení úlohy dvoch rôznych buniek naraz. Krvné doštičky, malé krvinky, ktoré napomáhajú zrážaniu krvi, sa používajú na viazanie patogénov, ako sú baktérie MRSA - kmeň baktérie Staphylococcus aureus rezistentný na antibiotiká. Ostatné bunky, červené krvinky, sa tiež používajú na pomoc pri absorpcii a neutralizácii toxínov produkovaných baktériami MRSA.

Vlny z ultrazvuku tiež spôsobujú, že zlato reaguje, čo umožňuje nanobotom plávať relatívne vysokou rýchlosťou bez potreby chemického paliva. Zvyšovanie mobility pomáha schopnosti nanobotov miešať sa s cieľmi (baktériami a toxínmi), aby sa urýchlil proces detoxikácie.

„Integráciou prírodných bunkových poťahov do syntetických nanostrojov môžeme dať malým robotom nové schopnosti, ako je odstraňovanie patogénov a toxínov z tela a z iných matríc,“ uviedol Joseph Wang, jeden z vedcov, ktorí túto technológiu vyvinuli. „Toto je platforma overenia konceptu pre rôzne terapeutické a biodetoxikačné aplikácie.“

Integrácia organickej bio vedy a nanorobotiky umožňuje výskumníkom využívať výhody výhod každého zariadenia.

„Ide o vytvorenie multifunkčných nanorobotov, ktoré môžu vykonávať toľko rôznych úloh naraz,“ dodáva Berta Esteban-Fernández de Ávila, spoluautorka a postdoktorandka vo výskumnej skupine spoločnosti Wang v UC San Diego. „Kombinácia membrán krvných doštičiek a červených krviniek do každého povlaku nanorobota je synergická - krvné doštičky sa zameriavajú na baktérie, zatiaľ čo červené krvinky zacieľujú a neutralizujú toxíny, ktoré tieto baktérie produkujú.“

UC San Diego tiež tvrdí, že biologický povlak chráni nanoroboty pred biologickým znečistením - procesom, pri ktorom sa proteíny zhromažďujú na povrchu invazívnych cudzích predmetov a bránia im v normálnej činnosti.

Ako vznikli nanoboti

Vytvoriť nanobota 1/25 veľkosti človeka je ťažká úloha. Napriek výzve vedci, ktorí stoja za nanorobotmi na čistenie krvi, objavili metódu viazania krvných doštičiek a červených krviniek. Tieto dve bunky sa najskôr rozdelia na jednotlivé časti. Potom sa na fúziu membrán použijú vysokofrekvenčné zvukové vlny. Po naviazaní potom výskumníci natreli hybridizované membrány na zlaté nanodrôty.

Pri najvyššej rýchlosti môžu nanoboti v krvi cestovať až 35 mikrometrov za sekundu. V súčasnosti sa vedci zameriavajú na vývoj biologicky odbúrateľných materiálov, ktoré sa majú používať namiesto zlata.

Aj keď je práca ešte len v začiatkoch, výsledky už prinášajú nádejné výsledky. Schopnosť znížiť počet baktérií a toxínov v krvi trikrát menej v päťminútovom teste je obrovským pokrokom, ktorý v blízkej budúcnosti s veľkou pravdepodobnosťou uvidí živé pokusy.


Pozri si video: Cała Polska Myje Ręce. Bakterie (November 2021).