Американские ученые собрали роботов из одноклеточных водорослей, закрепив на них наночастицы с антибиотиком. Проникая глубоко в легкие, эти «живые машины» успешно вылечили опасную пневмонию у подопытных животных.
Микроробот под электронным микроскопом: клетка водоросли подкрашена зеленым, покрывающие ее наночастицы — коричневым / ©Fangyu Zhang, Zhengxing Li
В наши дни большинство бактериальных инфекций излечимы. Однако для этого требуются немалые количества антибиотиков, которые не проходят бесследно для самого организма, разрушая его симбиотическую микрофлору. Чтобы снизить дозу лекарств, их можно доставлять адресно, точно в пораженный орган или ткань. Это задача на будущее, и ее решением не без успеха занимаются профессоры Калифорнийского университета в Сан-Диего Лянфан Чжан (Liangfang Zhang) и Джозеф Ван (Joseph Wang).
Их совместная команда ведет разработку микроскопических роботов, которые смогут заняться адресной доставкой лекарств. Ранее они уже продемонстрировали такие системы, способные излечивать инфекции крови и желудка у лабораторных животных. А в своей новой работе Чжан, Ван и их коллеги представили микророботов, созданных на основе живых водорослей и мембран иммунных клеток, и показали их эффективность в борьбе с воспалением легких. Статья опубликована в журнале Nature Materials.
Безвредная одноклеточная водоросль обеспечивает системе естественную подвижность в крайне влажной среде легких. А полезный груз ученые прикрепили к ее поверхности. Эту роль сыграл антибиотик, помещенный в микрокапсулы из полимера, который быстро и безопасно растворяется в организме. Кроме того, исследователи покрыли сферические капсулы мембранами иммунных клеток нейтрофилов. Мембраны поглощают сигнальные молекулы воспаления, делая лечение более эффективным.
Такие системы испытали на лабораторных мышах, зараженных бактериями Pseudomonas aeruginosa — эта форма пневмонии нередко встречается у пациентов после аппарата ИВЛ. Микророботов вносили через трубочку, введенную в трахею, и уже через неделю болезнь у животных полностью проходила. Тогда как в контрольной группе, не получавшей лечения, через три дня не оставалось ни одной живой мыши.
Еще одна группа выживших животных получала стандартное лечение антибиотиками и тоже избавилась от болезни. Однако им для этого потребовались куда более серьезные дозы лекарств — примерно в 3000 раз больше, чем мышам, у которых доставкой препаратов занимались микророботы.
