Золото и клеточные мембраны стали микророботом для борьбы с бактериями

Американские исследователи создали медицинского микроробота из золотой частицы, покрытой гибридной мембраной, которая, в свою очередь, сделана из мембран эритроцитов и тромбоцитов. Робот способен захватывать опасные бактерии и производимые ими токсины, а его движением в организме можно управлять с помощью ультразвука, рассказывают авторы в журнале Science Robotics.

Ученые разрабатывают не только больших роботов, но и микроскопических, предназначенных в том числе для работы внутри организма человека. Они могут решать разные задачи — например, выполнять точечную доставку лекарств или захват отдельных клеток. Поскольку создавать искусственные двигатели и сенсоры для таких маленьких роботов очень сложно, нередко разработчики оснащают их элементами из живых организмов. К примеру, в прошлом году немецкие исследователи превратили сперматозоид в гибридный доставщик лекарства к раковой опухоли.

Группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего под руководством Джозефа Ванга (Joseph Wang) использовала похожий подход и создала микроробота, использующего натуральные клеточные мембраны для захвата бактерий и токсинов. Авторы решили нацелить робота на грамположительные бактерии, в частности, на золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus). Эти бактерии выделяют порообразующие токсины, создающие в клеточных мембранах отверстия, которые могут приводить к лизису.

Исследователи смогли создать робота, который захватывает как сами бактерии, так и выделяемые ими токсины. Поскольку в организме грамположительные бактерии зачастую связываются с тромбоцитами, а порообразующие токсины с эритроцитами, ученые решили объединить их свойства, создав гибридную мембрану. Они взяли раствор с эритроцитами и тромбоцитами, и смешали его с помощью ультразвука, создав из них единые везикулы из мембран двух типов. После того, как этот раствор смешали с вытянутыми золотыми частицами длиной около двух микрометров, мембраны самопроизвольно закреплялись вокруг частиц.

Управлять движением робота можно с помощью ультразвука — он двигается в противоположном от излучателя направлении. Авторы показали эффективность двигающихся роботов, сравнив их со статичными. Ученые поместили роботов в среды, содержащие штамм золотистого стафилококка и одну из групп двигали ультразвуком. Затем они сравнили количество пойманных бактерий с помощью флуоресцентного маркера и увидели, что в группе двигавшихся частиц интенсивность свечения в 3,5 раза выше. Кроме того, исследователи проверили действие роботов на токсины бактерии и выяснили, что присутствие в растворе с эритроцитами таких роботов приводит к заметно меньшему уровню гемолиза — на 5,5 процентов.

Недавно немецкие ученые создали другого робота на основе живых клеток. Они присоединили бактерию кишечной палочки с жгутиками к эритроциту, содержащему лекарство, а также суперпарамагнитные частицы. В результате авторы создали конструкцию, в которой бактерия отвечает за движение вперед, а эритроцит корректирует направление под действием внешнего магнитного поля.

Григорий Копиев