Исследователи разработали биогибридных управляемых роботов на основе кишечной палочки. Искусственные компоненты, добавленные к бактериям, повышают управляемость и несут полезную нагрузку для лечения онкологических заболеваний.

Ученые из Института интеллектуальных систем Макса Планка оснастили бактерии кишечной палочки искусственными компонентами для создания биогибридных микророботов. Ими можно управлять с помощью магнитного поля и инфракрасного излучения.

Исследователи прикрепили к каждой бактерии нанолипосомы и молекулы оксида железа. Сферические липосомы заполнены водорастворимыми химиотерапевтическими препаратами и состоят из материала, который плавится под воздействием ближнего инфракрасного излучения. Нанолипосомы используются для доставки лекарств, в то время как магнитные свойства оксида железа помогают управлять движениями бактерий. В серии экспериментов исследователи показали, что, воздействуя на модифицированные бактерии, они могут доставить лечебные препарат в различные ткани и высвободить их под воздействием инфракрасного излучения.

Нанолипосомы и магнитные частицы прикрепляются к телу бактерии при помощи стабильного и прочного соединения из биотина и стриптовидина. Изображение: Mukrime Birgul Akolpoglu et al., Science Advances

Бактерии кишечной палочки — хорошие «пловцы», которые могут перемещаться в различных материалах, начиная от жидкостей и заканчивая высоковязкими тканями, объясняют ученые. Кроме того, они могут чувствовать месторасположение опухоли по химическим маркерам. Низкий уровень кислорода и высока кислотность вокруг опухолевых клеток привлекает бактерий.

Инъекции бактерий для лечения рака — бактериально-опосредованная терапия — давно применяется в медицине. Этот метод основан на иммунной реакции: микроорганизмы перемещаются туда, где находится опухоль, растут там и таким образом активизируют иммунную систему больных. Новый подход на основе гибридных бактерий может работать более эффективно, считают разработчики. Он одновременно активирует иммунитет и использует доставку лекарств для лечения опухолей.

Эта доставка на месте будет минимально инвазивной для пациента, безболезненной и минимально токсичной. А лекарства будут действовать там, где это необходимо, а не внутри всего тела, – Юнус Алапан, руководитель исследования.