Хотя различные группы уже работают над наночастицами, которые можно использовать для направленной доставки лекарств через кровоток, большинство этих частиц созданы, чтобы «плыть по течению». Однако теперь швейцарские исследователи создали такие, которые действительно могут путешествовать вверх по течению.
Новые наночастицы, разработанные в исследовательском институте Швейцарской высшей технической школы Цюриха, на самом деле представляют собой крошечные магнитные бусинки из оксида железа в сочетании с полимером. Вполне возможно, что они также могут быть загружены фармацевтическими препаратами, которые необходимо доставить в определенное место в организме. Каждая бусинка имеет ширину всего 3 микрометра.
В лабораторных испытаниях бусинки помещали в жидкость, которая протекала через стеклянную трубку с внутренним диаметром от 150 до 300 микрометров, что примерно равно ширине кровеносного сосуда. Под воздействием внешнего магнитного поля шарики сгруппировались в «рой» шириной от 15 до 40 микрометров.
Затем использовались направленные импульсы ультразвука, чтобы переместить этот рой к одной из стенок трубки. Впоследствии переключившись на вращающееся магнитное поле, ученые смогли протолкнуть рой по длине трубки в направлении, противоположном направлению потока жидкости.
Диаграмма, показывающая, как рой наночастиц (красный) может подниматься вверх по потоку, двигаясь к стенке трубки. Фото: Ahmed et al. Nature Machine Intelligence 2021
Помогло прижатие роя к стенке трубки, так как трение между жидкостью и стеклом делало поток там слабее. Каноисты, плывущие вверх по реке, используют аналогичный трюк: они держатся ближе к береговой линии, где вода движется медленнее.
Теперь ученые планируют увидеть, как эта технология работает в реальных кровеносных сосудах животных. Есть надежда, что в конечном итоге бусинки можно будет использовать не только для адресной доставки лекарств, но и в микрохирургических процедурах, таких как прочистка закупоренных кровеносных сосудов.
«Поскольку и ультразвуковые волны, и магнитные поля проникают в ткани тела, наш метод идеально подходит для управления микротранспортами внутри тела», - говорит профессор Дэниел Ахмед, который возглавляет проект вместе с профессором Брэдли Нельсоном.
Магнитные бусинки можно увидеть в восходящем действии на видео ниже.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Nature Machine Intelligence.
Источник: New Atlas / ETH Zurich
