Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

San Diego'daki California Üniversitesi'nden nanomühendisler, akciğerlerde yüzebilen, ilaç dağıtabilen ve yaşamı tehdit eden bakteriyel pnömoni vakalarını tedavi etmek için kullanılabilen mikro robotlar adı verilen küçük robotlar yarattılar.

Mikrorobotlar, farelerin akciğerlerinde zatürreye neden olan bakterileri güvenli bir şekilde ortadan kaldırarak %100 hayatta kalma oranı sağladı. Buna karşılık, tedavi edilmeyen fareler enfeksiyondan üç gün sonra öldü. 

Mikrorobotlar, yüzeyleri antibiyotik içeren nanoparçacıklarla beneklenmiş alg hücrelerinden yapılır. Algler hareketlilik sağlayarak mikrorobotların etrafta yüzmesine ve akciğerlerdeki daha fazla bakteriye doğrudan antibiyotik vermesine izin veriyor. Antibiyotik içeren nanoparçacıkları oluşturan küçük biyolojik olarak parçalanabilen polimer küreler, bir tür beyaz kan hücresi olan nötrofillerin hücre zarları ile kaplanır.

Bu hücre zarları, bakteriler ve vücudun bağışıklık sistemi tarafından üretilen enflamatuar molekülleri absorbe etmeleri ve nötralize etmeleri bakımından benzersizdir. Sonuç olarak, mikrorobotlar, zararlı iltihaplanmayı azaltabildikleri için akciğer enfeksiyonlarıyla daha iyi mücadele etme yeteneğine sahiptir.

UC San Diego Jacobs Mühendislik Okulu'nda nanomühendislik profesörleri olan Joseph Wang ve Liangfang Zhang, projede işbirliği yaptı. Wang, mikro ve nanorobotik alanında bir dünya lideridir ve Zhang, enfeksiyonları ve hastalıkları iyileştirmek için canlı hücrelere benzeyen nanoparçacıkların geliştirilmesinde bir dünya lideridir.

Birlikte, mide ve kandaki bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek için canlı hayvanlarda güvenle kullanılabilen küçük ilaç veren robotların geliştirilmesine öncülük ettiler. Bakteriyel akciğer enfeksiyonlarını tedavi etmek, iş kollarında en sonuncusudur.

Zhang, "Amacımız, akciğerler gibi vücudun daha zorlu bölgelerine hedefli ilaç dağıtımı yapmak ve bunu güvenli, kolay, biyolojik olarak uyumlu ve uzun ömürlü bir şekilde yapmak istiyoruz. Bu çalışmada bunu gösterdik."dedi.

Ekip, mikro robotları, Pseudomonas aeruginosa bakterisinin neden olduğu akut ve potansiyel olarak ölümcül bir pnömoni türü olan fareleri tedavi etmek için kullandı. Bu pnömoni formu, yoğun bakım ünitesinde mekanik ventilasyon alan hastaları sıklıkla etkiler. Araştırmacılar, mikrorobotları farelerin akciğerlerine soluk borusuna yerleştirilmiş bir tüp aracılığıyla verdi. Enfeksiyonlar bir hafta sonra tamamen düzeldi. Mikrorobotlarla tedavi edilen tüm fareler son 30 gün hayatta kalırken, tedavi edilmeyen fareler üç gün içinde öldü.

Mikro robotlarla yapılan tedavi, kan dolaşımına IV antibiyotik enjeksiyonundan daha etkiliydi. İkincisi, aynı etkiyi elde etmek için mikro robotlarda kullanılandan 3000 kat daha yüksek bir antibiyotik dozu gerektiriyordu. Karşılaştırma için, bir doz mikrorobot fare başına 500 nanogram antibiyotik sağlarken, IV enjeksiyon fare başına 1.644 miligram antibiyotik sağladı.

Ekibin yaklaşımı çok etkili çünkü ilacı vücudun geri kalanına yaymak yerine tam olarak gitmesi gereken yere koyuyor.

Wang, "Bu sonuçlar, hedeflenen ilaç dağıtımının mikroalglerden gelen aktif hareketle birleştiğinde terapötik etkinliği nasıl geliştirdiğini gösteriyor" dedi.

UC San Diego Tıp Okulu ve Skaggs Eczacılık ve Eczacılık Bilimleri Okulu'nda profesör olan Victor Nizet, "Bu nedenle, pnömoni için mevcut birçok antibiyotik tedavisi gerektiği gibi çalışmıyor ve en hasta hastalarda çok yüksek ölüm oranlarına yol açıyor. Bu fare verilerine dayanarak, mikrorobotların bakteriyel patojenleri öldürmek ve daha fazla hastanın hayatını kurtarmak için antibiyotik penetrasyonunu potansiyel olarak iyileştirebileceğini görüyoruz." şeklinde aktardı.

Wang, "Toksik hiçbir şey geride kalmıyor ve eğer alg hücrelerini ciğerlerinize yerleştirme düşüncesi sizi rahatsız ediyorsa, araştırmacılar bu yaklaşımın güvenli olduğunu söylüyor. Tedaviden sonra vücudun bağışıklık hücreleri, kalan nanoparçacıklarla birlikte algleri verimli bir şekilde sindirir. " dedi.

Çalışma hala kavram kanıtlama aşamasında. Ekip, mikrorobotların bağışıklık sistemiyle tam olarak nasıl etkileşime girdiğini anlamak için daha temel araştırmalar yapmayı planlıyor. Sonraki adımlar, mikrorobot tedavisini doğrulamak ve daha büyük hayvanlarda ve nihayetinde insanlarda test etmeden önce ölçeklendirmek için yapılan çalışmaları da içeriyor.

Zhang, "Hedefli ilaç dağıtımı alanında sınırları daha da zorluyoruz." dedi.

Makale:nature.com