Fornire farmaci chemioterapici direttamente ai tumori potrebbe aiutare a ridurre gli effetti collaterali e presto questo lavoro potrebbe essere svolto da piccoli animali robotici stampati in 3D.
Questi microrobot sono guidati da magneti e rilasciano il loro carico di farmaci solo quando incontrano l’ambiente acido intorno a un tumore.
I nuovi microrobot sono realizzati in idrogel stampato in 3D
Gli scienziati hanno precedentemente realizzato robot in microscala (inferiori a 100 µm) in grado di manipolare oggetti minuscoli, ma la maggior parte non può cambiare la loro forma per eseguire compiti complessi, come il rilascio di farmaci.
Alcuni gruppi hanno realizzato oggetti stampati in 4D (dispositivi stampati in 3D che cambiano forma in risposta a determinati stimoli), ma in genere eseguono solo azioni semplici e il loro movimento non può essere controllato da remoto. In un passo verso le applicazioni biomediche per questi dispositivi, Jiawen Li, Li Zhang, Dong Wu e colleghi hanno voluto sviluppare microrobot che cambiano forma che potrebbero essere guidati da magneti a siti specifici per fornire trattamenti. Poiché i tumori esistono in microambienti acidi, il team ha deciso di far cambiare forma ai microrobot in risposta all’abbassamento del pH.
Quindi i ricercatori hanno stampato in 4D microrobot a forma di granchio, farfalla o pesce utilizzando un idrogel sensibile al pH. Regolando la densità di stampa in determinate aree della forma, come i bordi delle chele del granchio o le ali della farfalla, il team ha codificato il morphing della forma sensibile al pH. Quindi, hanno reso magnetici i microrobot ponendoli in una sospensione di nanoparticelle di ossido di ferro.
I ricercatori hanno dimostrato varie capacità dei microrobot in diversi test. Ad esempio, un microrobot a forma di pesce aveva una “bocca” regolabile che si apriva e si chiudeva. Il team ha dimostrato di poter guidare il pesce attraverso vasi sanguigni simulati per raggiungere le cellule tumorali in una regione specifica di una capsula di Petri. Quando hanno abbassato il pH della soluzione circostante, il pesce ha aperto la bocca per rilasciare un farmaco chemioterapico, che ha ucciso le cellule vicine. Sebbene questo studio sia una promettente prova del concetto, i microrobot devono essere resi ancora più piccoli per navigare nei vasi sanguigni reali e deve essere identificato un metodo di imaging adatto per tracciare i loro movimenti nel corpo, affermano i ricercatori.
Gli autori riconoscono i finanziamenti della National Natural Science Foundation of China, del National Key R&D Program of China, dei principali progetti scientifici e tecnologici nella provincia di Anhui, dei Fundamental Research Funds for the Central University, della Youth Innovation Promotion Association dell’Accademia cinese delle scienze , Hong Kong Research Grants Council, CAS-Croucher Funding Scheme for Joint Laboratories, Hong Kong Special Administration Region of the People’s Republic of China Innovation and Technology Commission e Multi-scale Medical Robotics Center.
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