For the first time nanorobots have been designed which can deliver φάρμακα directly into the eyes without causing damage.
Νανορομπότ Η τεχνολογία είναι μια πρόσφατη τεχνική στο επίκεντρο των επιστημόνων για τη θεραπεία πολλαπλών ασθένειες. Nanorobots (also called nanobots) are tiny devices made from nanoscale components and are of size 0.1-10 micrometres. Nanorobots have the potential of delivering drugs into the ανθρώπινος body in a very targeted and precise manner. Nanorobots are designed or engineered in such a way that they are ‘attracted’ to diseased cells only and thus they can make a targeted or direct treatment in those cells without causing any damage to healthy κυττάρων. Generally, for most diseases such a targeted φάρμακο delivery may not be essentially required, however for complicated illnesses such as diabetes or cancer it can be very beneficial.
Ασθένειες του αμφιβληστροειδούς του ματιού
Η θεραπεία του μάτι diseases is generally geared towards reducing inflammation in the eye, repair traumatic injuries and protecting or improving eyesight. A healthy retina – the thin layer of tissue at back of the eye – is critical for good vision. Our retina consists of millions of light-sensitive cells (called rods and cones) and nerve fibres/cells which allow light that enters the eye to be converted into electrical impulses to reach the brain. This is how visual information is received and processed by our eye and sent to the brain through the optic nerve. The whole process enables vision and controls how we see images. Retinal diseases of the eye affect any part of retina. Few forms of treatment are available for some retinal diseases, but they are quite complex. The aim of any treatment is to completely halt or slow the μάτι disease and to protect vision (preserve, improve or restore it). It is crucial to detect retinal problems early because the damage is irreversible. If left untreated, some retinal diseases can cause vision loss or blindness.
Είναι εξαιρετικά δύσκολο να αντιμετωπιστούν ασθένειες που επηρεάζουν τον αμφιβληστροειδή, επειδή είναι πολύ δύσκολο να χορηγηθούν στοχευμένα φάρμακα μέσω του πυκνού βιολογικού ιστού που υπάρχει στο μάτι. Αν και οι ιστοί των ματιών αποτελούνται ως επί το πλείστον από νερό, αλλά αποτελούνται από παχύρρευστο οφθαλμικό σφαιρίδιο και ένα πυκνό δίκτυο μορίων (υαλουρονάνη και κολλαγόνο) που δεν μπορούν να διεισδύσουν εύκολα από τα σωματίδια, καθώς και τα δύο είναι πολύ ισχυρά εμπόδια. Απαιτείται μεγάλη ακρίβεια για να γίνει μια στοχευμένη χορήγηση φαρμάκου στο μάτι. Αυτός είναι ο λόγος που οι παραδοσιακές μέθοδοι που έχουν χρησιμοποιηθεί για τη χορήγηση φαρμάκων στα μάτια βασίζονται κυρίως στην τυχαία και παθητική διάχυση μορίων και αυτές οι μέθοδοι δεν είναι κατάλληλες για τη χορήγηση φαρμάκων στο οπίσθιο μέρος του οφθαλμού.
Νανορομπότ για τη θεραπεία ασθενειών του αμφιβληστροειδούς
Ερευνητές στο Ινστιτούτο Ευφυών Συστημάτων Max Planck στη Στουτγάρδη μαζί με μια ομάδα έχουν αναπτύξει νανορομπότ («οχήματα») που μπορούν για πρώτη φορά να περάσουν από τον πυκνό ιστό των ματιών. Αυτά τα νανορομπότ κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας μια τεχνική βασισμένη στο κενό, στην οποία τα νανοσωματίδια με βάση το πυρίτιο σχεδιάστηκαν σε μια γκοφρέτα, η οποία στη συνέχεια τοποθετήθηκε μέσα σε ένα θάλαμο κενού υπό μια συγκεκριμένη γωνία ενώ εναποτίθεται υλικό πυριτίου όπως σίδηρος ή νικέλιο. Η σκίαση που προκαλείται από μια ρηχή γωνία διασφαλίζει ότι το υλικό εναποτίθεται μόνο σε νανοσωματίδια τα οποία στη συνέχεια αποκτούν ελικοειδή δομή προπέλας. Αυτά τα νανορομπότ έχουν πλάτος περίπου 500 nm και μήκος 2 μm, μαγνητική φύση και σχήμα μικροπροπέλες. Αυτό το μέγεθος είναι περίπου 200 φορές μικρότερο από τη διάμετρο ενός μόνο σκέλους ανθρώπινης τρίχας. Στη συνέχεια, τα νανορομπότ επικαλύπτονται με ένα αντικολλητικό βιολογικό υγρό στρώμα στο εξωτερικό για να αποτραπεί τυχόν προσκόλληση μεταξύ του δικτύου νανορομπότ και βιολογικών πρωτεϊνών στον ιστό των ματιών όταν τα νανορομπότ πλοηγούνται μέσα από αυτό. Το βέλτιστο μέγεθος των νανορομπότ διασφαλίζει ότι γλιστρούν μέσα από το πλέγμα του βιολογικού πολυμερικού δικτύου χωρίς να καταστρέφουν τον ευαίσθητο ιστό των ματιών. Αυτά τα καταπληκτικά νανορομπότ μπορούν να φορτωθούν με φάρμακα ή φάρμακα και να πλοηγηθούν εκατοστά ανά εκατοστά και να στοχεύσουν σε μια συγκεκριμένη περιοχή στο μάτι με τη χρήση μαγνητικών πεδίων σε πραγματικό χρόνο.
Οι επιστήμονες έγχυσαν χιλιάδες νανορομπότ σε ένα μάτι χοίρου χρησιμοποιώντας μια βελόνα και εφάρμοσαν μαγνητικό πεδίο εύστοχα για να αναδεύσουν τα νανορομπότ προς τον αμφιβληστροειδή του ματιού σε συνολική διάρκεια 30 λεπτών ξεκινώντας από την ένεση. Παρακολούθησαν συνεχώς την πορεία που ακολουθούσε το νανορομπότ χρησιμοποιώντας μια τεχνική απεικόνισης που χρησιμοποιείται συνήθως για τη διάγνωση οφθαλμικών ασθενειών. Αυτή η τεχνική είναι μοναδική και ελάχιστα επεμβατική. Αν και έχει παρουσιαστεί μέχρι στιγμής μόνο σε μοντέλα συστημάτων ή υγρών. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι στο εγγύς μέλλον αυτή η τεχνική θα χρησιμοποιηθεί για να φορτωθούν τα νανορομπότ με τα κατάλληλα θεραπευτικά μέσα και θα φτάσουν σε άλλους μαλακούς πυκνούς ιστούς σε απρόσιτα μέρη του ανθρώπινου σώματος. Ο τομέας της νανοϊατρικής – η χρήση των νανορομπότ για θεραπεία – έχει κερδίσει μεγάλη προσοχή τα τελευταία χρόνια και πολλοί διαφορετικοί τύποι νανορομπότ αναπτύσσονται, μερικά χρησιμοποιώντας τη διαδικασία κατασκευής 3D. Είναι ενδιαφέρον ότι σχεδόν ένα δισεκατομμύριο νανορομπότ μπορούν να αναπτυχθούν σε λίγες ώρες με εξάτμιση διοξειδίου του πυριτίου και άλλων υλικών όπως ο σίδηρος σε μια γκοφρέτα πυριτίου υπό συνθήκες υψηλού κενού.
***
{Μπορείτε να διαβάσετε την αρχική ερευνητική εργασία κάνοντας κλικ στον σύνδεσμο DOI που δίνεται παρακάτω στη λίστα των αναφερόμενων πηγών}
Πηγές)
Οι Zhiguang W et al. 2018. Ένα σμήνος από ολισθηρές μικροπροπέλες διαπερνά το υαλοειδές σώμα του ματιού. Προκαταβολές Επιστήμη. 4 (11). https://doi.org/10.1126/sciadv.aat4388
***
