Группа исследователей под руководством Ислама Халила, доцента робототехники и мехатроники в Университете Твенте в Нидерландах, создала управляемых микророботов, названных «спермоботами». Основой для них послужили клетки спермы быка, которые были покрыты магнитными наночастицами оксида железа. Эти микророботы могут быть направлены к цели с помощью внешнего магнитного поля, а за их перемещением можно следить в режиме реального времени.
Результаты исследования были опубликованы во вторник, 2 сентября, в научном журнале
Для проведения эксперимента была создана анатомическая модель части женской репродуктивной системы человека в натуральную величину, напечатанная на 3D-принтере. В ходе испытаний ученые успешно провели спермоботов от «эрзац-шейки матки» через полость матки и в направлении фаллопиевых труб.
Ключевым прорывом стала возможность отслеживать движение микророботов в реальном времени с помощью рентгеновских лучей. Это невозможно сделать с естественными сперматозоидами. «До сих пор визуализировать сперматозоиды внутри тела было практически невозможно», — отмечает Ислам Халил. Этот метод открывает новые горизонты для наблюдения за процессами внутри организма.
В ходе исследования безопасности было установлено, что наночастицы не являются токсичными для клеток матки человека после 72 часов воздействия. Однако на данный момент спермоботы еще не были протестированы внутри живого организма, будь то корова или человек, что является следующим важным этапом для подтверждения их жизнеспособности и безопасности в реальных условиях.
Потенциал этой технологии выходит за рамки репродуктивной медицины. Микророботы, подобные этим, разрабатываются для высокоточных и целенаправленных медицинских процедур. В качестве примера из смежной области, в 2022 году другие исследователи использовали плавающих микророботов для уничтожения смертельной пневмонийной инфекции у мышей.
В области репродуктивной медицины спермоботы могут помочь ученым лучше понять системы транспорта спермы и усовершенствовать диагностику мужского бесплодия. Возможность наблюдать за их движением в реалистичной модели дает беспрецедентное понимание механики этого процесса.
Другим важнейшим применением является целевая доставка лекарств. Спермоботы могут быть использованы для транспортировки медикаментов непосредственно в труднодоступные части женской репродуктивной системы, такие как матка и фаллопиевы трубы. Это может привести к созданию более эффективных методов лечения рака матки и фибромы.
Суть технологии, по словам Ислама Халила, заключается в переосмыслении природных механизмов. «Мы превращаем созданные природой системы доставки клеток в программируемых микророботов», — объясняет он, подчеркивая, что команда использует биологическую основу для создания управляемых медицинских инструментов нового поколения.
Изображение носит иллюстративный характер
Результаты исследования были опубликованы во вторник, 2 сентября, в научном журнале
npj Robotics. Данная работа является развитием предыдущей версии «биогибридных магнитных сперматозоидов-микророботов», представленной командой, в которую входил Халил, еще в 2020 году. Новое исследование показало, что увеличение концентрации наночастиц оксида железа на спермоботах улучшает как управляемость, так и возможность их обнаружения. Для проведения эксперимента была создана анатомическая модель части женской репродуктивной системы человека в натуральную величину, напечатанная на 3D-принтере. В ходе испытаний ученые успешно провели спермоботов от «эрзац-шейки матки» через полость матки и в направлении фаллопиевых труб.
Ключевым прорывом стала возможность отслеживать движение микророботов в реальном времени с помощью рентгеновских лучей. Это невозможно сделать с естественными сперматозоидами. «До сих пор визуализировать сперматозоиды внутри тела было практически невозможно», — отмечает Ислам Халил. Этот метод открывает новые горизонты для наблюдения за процессами внутри организма.
В ходе исследования безопасности было установлено, что наночастицы не являются токсичными для клеток матки человека после 72 часов воздействия. Однако на данный момент спермоботы еще не были протестированы внутри живого организма, будь то корова или человек, что является следующим важным этапом для подтверждения их жизнеспособности и безопасности в реальных условиях.
Потенциал этой технологии выходит за рамки репродуктивной медицины. Микророботы, подобные этим, разрабатываются для высокоточных и целенаправленных медицинских процедур. В качестве примера из смежной области, в 2022 году другие исследователи использовали плавающих микророботов для уничтожения смертельной пневмонийной инфекции у мышей.
В области репродуктивной медицины спермоботы могут помочь ученым лучше понять системы транспорта спермы и усовершенствовать диагностику мужского бесплодия. Возможность наблюдать за их движением в реалистичной модели дает беспрецедентное понимание механики этого процесса.
Другим важнейшим применением является целевая доставка лекарств. Спермоботы могут быть использованы для транспортировки медикаментов непосредственно в труднодоступные части женской репродуктивной системы, такие как матка и фаллопиевы трубы. Это может привести к созданию более эффективных методов лечения рака матки и фибромы.
Суть технологии, по словам Ислама Халила, заключается в переосмыслении природных механизмов. «Мы превращаем созданные природой системы доставки клеток в программируемых микророботов», — объясняет он, подчеркивая, что команда использует биологическую основу для создания управляемых медицинских инструментов нового поколения.
