Технология, разработанная группой из США и Швейцарии, может однажды облегчить доставку препаратов через кровоток для лечения закупоренных сосудов или раковых опухолей, сообщает Университет Пенсильвании.

Результаты опубликованы в журнале Nature Machine Intelligence.

Исследователи изучили потенциал микророботов «плавать» в кровотоке, чтобы направлять лекарства именно туда, где они необходимы. Недостатком этого подхода является то, что свободно плавающие микророботы с трудом преодолевают сложные потоки жидкости, существующие внутри человеческого тела. В результате частицы, которые необходимо доставить, часто рассеиваются.

Новые искусственные микротрубочки могут преодолеть это ограничение. Они сделаны по типу микротрубочек в живых клетках, которые являются частью цитоскелета и используют молекулярные моторы, чтобы по ним «проехали» везикулы в разные места клетки. Эти двигатели находят способ справиться с колебаниями потока в кровеносных сосудах и других частях тела.

Ученые попробовали воссоздать подобный механизм в искусственной микротрубочке. Ее тонкие волокна, состоящие из сшитых полимеров (чтобы микротрубочка были эластичными), были заделаны магнитными пластинами из никеля, расположенными на определенных расстояниях, как ступеньки. Микротрубочки шириной всего 80 микрон могут проскользнуть через узкие кровеносные сосуды. Применение вращающегося магнитного поля вокруг искусственных микротрубочек превращает никелевые ступеньки в магниты, по которым один за другим «едет» груз металлических микророботов.

«Мы помещаем микротрубочки во вращающееся магнитное поле, как в МРТ. Если вы вращаете поле медленно, частицы движутся медленно, а если вращаете быстрее, частицы также ускоряются», — сообщают авторы работы.

Ученые обнаружили «золотую середину» в силе магнитного поля. Слишком быстрое вращение заставляло частицы скользить по поверхности и рассеиваться от микротрубочки.

В экспериментах исследовательская группа обнаружила, что микрочастицы могут перемещаться по волокну микротрубочек даже при воздействии сильных потоков жидкости, которые повторяют динамику кровотока. По сравнению с существующими технологиями доставка микрогрузов происходила на порядок быстрее. А точная регулировка магнитного поля обеспечивала точную доставку груза в нужное место даже в сложной сети судов.