Микробы вместо микророботов
Ученые предложили лечить рак с помощью магнитных бактерий
Швейцарские ученые предложили использовать для адресной доставки препаратов к раковой опухоли магнеточувствительные бактерии, движением которых в кровеносных сосудах можно управлять с помощью магнитного поля. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Functional Materials (Mirkhani et al., Living, Self‐Replicating Ferrofluids for Fluidic Transport).
Лекарства от рака имеют побочные эффекты, поэтому в течение многих лет ученые пытаются найти способ, как адресно доставлять активные вещества к опухоли – единственному месту в организме, где они должны действовать. Один из подходов – управление кровотоком с помощью крошечных транспортных средств – микророботов, размещенных в кровеносных сосудах.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха решили использовать вместо микророботов настоящие бактерии, чувствительные к магнитному полю.
«Одно из основных преимуществ бактерий перед микророботами – то, что их легко производить. Мы можем их просто выращивать в биореакторах», – приводятся в пресс-релизе школы (Magnetic bacteria as micropumps – ВМ) слова руководителя исследования Симоны Шюрле (Simone Schürle), профессора кафедры медицинских наук и технологий.
Такие бактерии были обнаружены в природе 45 лет назад и получили название Magnetospirillum. Эти микроорганизмы поглощают растворенное в воде железо. Внутри них образуются кристаллы оксида железа, которые выстраиваются в ряд. Подобно стрелке компаса, эти бактерии выравниваются вдоль линий магнитного поля Земли, а если к емкости, где они находятся, поднести магнит, то все они соберутся около полюсов магнита.
Бактерия рода Magnetospirillum. Благодаря ряду кристаллов оксида железа (желтые) эти бактерии ориентируются как стрелка компаса. Фото: Science Photo Library.
Швейцарские биологи исследовали в лаборатории, как с помощью магнитного поля управлять потоком жидкостей, в которых находятся Magnetospirillum.
Оказалось, что с помощью слабых вращающихся магнитных полей можно разворачивать бактерии в тонких трубках, имитирующих кровеносные сосуды. При большом количестве микроорганизмов ученым удалось перемещать окружающую жидкость в нужном направлении. Бактерии действовали как микронасосы.
Используя наложенные магнитные поля, которые локально усиливают или нейтрализуют друг друга, ученые смогли ограничить активность бактерий небольшой областью, и управлять потоком жидкости с очень высокой точностью. Лабораторные эксперименты авторы подкрепили компьютерным моделированием процесса.
Авторы отмечают, что их работа сосредоточена на исследовании и описании того, как бактерии могут контролировать поток внутри живого организма, но тот же принцип можно использовать вне организма, например, чтобы локально смешивать разные жидкости в очень маленьких сосудах без необходимости изготовления и управления механическими микронасосами.
Ученые понимают, что, прежде чем использовать магнеточувствительные бактерии в организме человека, необходимо изучить их безопасность – например, выяснить не вызывают ли они аллергическую реакцию.
Как таковые «живые терапевтические средства» давно применяются в медицине – по медицинским показаниям определенным пациентам вводят кишечные бактерии.
Еще проще применять синтезированные бактерии, выращенные в лаборатории. В этом случае можно получить абсолютно безопасные микроорганизмы с контролируемыми функциональными свойствами, отмечают исследователи.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru