Stroje tenčí než vlas vyléčily žaludeční vředy

VIDEO MAGAZÍN - Technologie autor: Ladislav Loukota

Spolknout stroje menší, než je schopné rozeznat lidské oko, a za pět dnů se díky nim vyléčit z infekce? To není příklad ze světa sci-fi, nýbrž popis terapie provedené v polovině srpna na Kalifornské univerzitě. Tým vědců pod vedením chemičky Berty Estebanové Fernándezové de Ávila tu prokázal, že mikrostroje mohou být uvnitř těla efektivnější než běžná léčiva. Jejich terapie využívající mikromotorů se prozatím vyzkoušela na myších. 

Helicobacter pylori

Helicobacter pylori,zdroj: Profimedia.cz

Uvnitř živého těla

Po pět dnů testovali vědci, zda je mikromotory poháněné doručení léku do postiženého místa efektivnější než nasazení tradičních léčiv. Jejich protivníkem byla žaludeční infekce způsobená bakteriemi Helicobacter pylori, přičemž jde o jednu z nejrozšířenějších žaludečních infekcí vůbec. Již dnes na ni zabírají antibiotika současně s podpůrnými léky, které sníží kyselost žaludečních šťáv. Bez nich by léky mohly být stráveny ještě před dosažením své účinnosti. Cílem výzkumu tak nebylo léčení nějaké choroby, kterou bychom bez miniaturních strojů nezvládli. Namísto toho se vědci zaměřili na praktické nasazení uvnitř (myšího) těla.

Výsledek nebyl špatný. Ačkoliv byla vyléčena i kontrolní skupina, které byly podávané běžné léky, mikromotorová terapie prokázala o fous lepší výsledky. Především by mohla být nasazená pacientům bez nutnosti podání žaludečních inhibitorů, úspěchem je však už jen samotná skutečnost, že terapie fungovala uvnitř živého subjektu.

Mašinky velké jako polovina lidského vlasu ve svém nitru ukrývaly antibiotický lék obalený látkou, která mu při cestě žaludkem zajistila ochranu a přichytila se k žaludeční stěně. Design zařízení však šel dále - mikromotory totiž nenabízely lékům jenom ochranu, ale aktivně využívaly žaludeční kyselinu k pohonu. Disponovaly totiž jádrem z hořčíku, který při reakci s kyselinou produkuje malé vodíkové bublinky sloužící jako reaktivní motor. Proces přitom nejenže ze strojků uvnitř břicha dělá miniaturní rakety, ale navíc snižuje kyselost žaludku. S tou následně reaguje obal chránící antibiotika a uvolní své léky. Když se kyselost o 24 hodin později vrátí na normální hodnotu, mikrostroje jsou nakonec bez dalších škodlivin přirozeně stráveny. Proces se pak může opakovat.

 

Vnitřní vesmír

Mikromotory poháněné kapsle měly velikost kolem 50 mikrometrů (µm, také znám jako mikron). Čistě technicky tak o skutečnou "nanotechnologii" nejde, protože mikrostroj spadá do o řád vyšší škály MEMS. Vzhledem k tomu, že se pro podobné mašinky už mezi laiky vžil pojen nanotechnologie, nemá příliš smysl lpět na rigidním názvosloví – velkým úspěchem je nasazení postupu z obou miniaturních škál, a oba světy se navíc mohou dobře prolínat.

Mikro a nanostroje ve skutečnosti nejsou nic moc nového. Na mnohé příklady nanotechnologie lze nahlížet spíše jako na pokročilejší chemii, využívající zcela novým způsobem vlastností látek a sloučenin, stejně jako povrchu materiálů. Existují však i příklady skutečných nanomotorů - stejně jako běžné motory i tyto přeměňují tepelnou energii na pohybovou. Prototyp chemického molekulárního motoru má přitom již 18 let, loni se pak na německé Univerzitě Johannese Gutenberga v Mohuči podařilo vytvořit motor dokonce z jediného atomu. Ten byl zachycen v kuželu elektromagnetické energie, kde byl zahříván a ochlazován s pomocí laseru. To způsobovalo, že se atom v kuželu pohyboval dokola jako píst.

Experimentálních nápadů je tedy hodně, s jejich aplikací v medicíně to však trochu vázne. Na rozdíl od nanotechnologie ve fikci ale doktoři prozatím nevyvíjejí mikroroboty, kteří by se se zákeřnou nemocí rvali vlastními silami. Mikrostroje obvykle jen přepravují léčiva do postižené oblasti. Cílené doručování léků nemusí znít příliš pokročile, v praxi však může znamenat například uvolnění chemoterapeutického koktejlu pouze v místě zhoubného nádoru (namísto dnešního zaplavení celého organismu). Podobné "chirurgické" metody doručení léčiv tak slibují významné změny v pohledu na nové nemoci.

Nasazení v praxi zatím očekávat nelze

Nápady, s nimiž doktoři při vývoji mikrostrojů operují, nemají daleko ke genialitě. Běžné je například vytvoření nanotrubice obsahující léčivou látku z magnetické hmoty, díky čemuž je možné strojek zvenku pohánět a navigovat s využitím slabých vnějších magnetických polí. Léčivá látka je rovněž často ukrytá za matricí reagující na zásadité prostředí. Pomocí kombinace vnitřních a vnějších metod je tak možné cíleně navést a aplikovat léky již dnes. Postup je však zatím velmi drahý a jeho rizika nejsou dostatečně prozkoumána. V dohledné budoucnosti tak asi nelze očekávat nasazení v lékařské praxi.

Doktoři přitom spolu s chemiky, fyziky i techniky musejí kombinovat mnoho velmi specifických znalostí. I kvůli této spolupráci výzkum nepostupuje tak rychle, jak by možná měl. Mnoho potenciálních medicínských nanotechnologií se především stále testuje pouze v laboratorních podmínkách namísto in vivo, tedy uvnitř živého těla. Právě v tomto ohledu je pokus expertů z Kalifornské univerzity významným krokem kupředu. Příští budou podle vědců na řadě pokusy na větších živočiších, snad dokonce i lidech.

Zdroj: Micromotor-enabled active drug delivery for in vivo treatment of stomach infection; Nature Communications.

Tagy: zdravotnictví nanotechnologie věda a technika nové technologie lékařský výzkum vědecký výzkum a studie

Zdroje: Vlastní