Вчені поєднали еритроцит та бактерію для «прицільної» доставки ліків

Вчені з Інституту інтелектуальних систем Товариства Макса Планка створили новий комплекс для точкової доставки речовин на основі двох біологічних об’єктів — клітини еритроцита і штаму бактерії кишкової палички з джгутиками.

Статтю з дослідженням опублікували в журналі Science Robotics.

Науковці поєднали бактерію та еритроцит, який містив магнітні наночастинки та лікарську речовину — доксорубіцин. Цей лікарський засіб застосовують у хіміотерапії раку.

В утвореній конструкції бактерія відповідала за рух вперед, а еритроцит коригував напрямок під впливом зовнішнього магнітного поля.

Схема системи точкової доставки ліків Матеріали дослідження

Щоб поєднати компоненти системи, дослідники спочатку занурювали еритроцити в розчин, що містить доксорубіцин, наночастинки оксиду заліза, а також допоміжні речовини. Умови обробки та концентрація речовин були підібрані в такий спосіб, щоб в еритроцитах відкривалися пори, через які з них виходив гемоглобін і проникав доксорубіцин і частки оксиду заліза, а потім пори знову закривалися.

Відтак виникала клітина, що містила ліки та могла керуватися за допомогою магнітного поля. Однак вона самостійно пересуватися, тому в ролі двигуна вчені прикріпили до неї бактерію кишкової палички з джгутиками.

Щоб надійно прикріпити бактерію до еритроцита, вчені генетично модифікували її. Після чого утворювалася єдина конструкція, в якій бактерія виконувала роль двигуна, а еритроцит був «кермом».

Рух модифікованого еритроцита під мікроскопом Матеріали дослідження

Дослідники експериментально підтвердили працездатність такої схеми, використавши кілька електромагнітних котушок, які дозволяли змінювати напрямок магнітного поля. За добу в кислотному середовищі з еритроцита виходило 98 відсотків доксорубіцину.

Вчені пропонують використовувати цю властивість для доставки ліків до ракових пухлин, для яких кислотне середовище вважається сприятливим.

Крім механізму вивільнення ліків, вчені передбачили знищення еритроцитів і бактерій після завершення роботи. Для цього вони ввели в еритроцити речовину, яке сильно нагрівається від інфрачервоного випромінювання та викликає смерть бактерії та еритроцита від перегрівання.

Точна доставка активної речовини до хворого органу потрібна оскільки ліки, що потрапили в інші зони організму зазвичай викликають побічні ефекти. Це може зменшувати ефективність ліків через необхідність зменшення їх концентрації, або приводити до надзвичайно негативних наслідків для організму.

Раніше ми розповідали, що біологи навчилися зберігати мозок свиней живим поза тілом