Un “milirobot biodegradabil” a fost dezvoltat cu succes de o echipă condusă de un savant de la City University din Hong Kong. Fibot, cum a fost botezat, se poate deplasa în anumite zone din intestin unde se poate degrada ca răspuns la pH-ul din mediul intestinal, eliberând astfel medicamentele în punctele vizate de specialiști.
Eliberarea țintită a medicamentelor la locul dorit este dificil de realizat în tractul gastro-intestinal din cauza mediului acid/alcaliu al stomacului și intestinelor, precum și a suprafeței aspre a peretelui gastric și a peristaltismului intestinal.
Cu toate acestea, echipa de cercetare condusă de dr. Shen Yajing, profesor asociat în cadrul departamentului de inginerie biomedicală (BME) la CityU a depășit toate aceste obstacole.
Fibot se poate deplasa și fixa în intestine, fiind condus de un câmp magnetic extern
„Am numit acest millirobot flexibil, din nanofibre, Fibot. El poate fi „ancorat“ (fixat) controlat și este complet degradabil ca răspuns la pH-ul din mediul înconjurător.
Fibot poate elibera astfel treptat diverse medicamente încorporate în corpul și picioarele sale în tractul gastro-intestinal“, a declarat dr. Shen, la prezentarea realizărilor echipei de cercetare.
Condus de un câmp magnetic extern, Fibot, care are mai multe picioare, se poate deplasa eficient în mediul complicat al tractului gastro-intestinal și se poate „ancora“ pe peretele intestinal prin aplicarea unui câmp magnetic puternic.
„Ancorat“ înseamnă că Fibot poate rămâne într-o poziție fixă după ce a fost transportat la locul dorit din interiorul intestinului, fără a fi mișcat de peristaltism.
Experimentele in vivo au demonstrat că Fibot se poate degrada complet în patru ore
„Picioarele lui Fibot pot penetra mucoasa intestinului, ceea ce îi permite să se ancoreze în poziția dorită în intestin fără a fi afectat de peristaltism. Asta este o condiție prealabilă pentru eliberarea de medicamente într-o anumită poziție vizată“ a explicat dr. Shen.
“De asemenea, cu un control precis al câmpului magnetic, picioarele lui Fibot nu ajung în straturile din submucoasă sau muscularis externa ale tractului gastro-intestinal, evitându-se astfel, în mod eficient, un posibil risc de perforare a intestinului“, a completat cercetătorul.
Echipa a efectuat diverse experimente cu Fibot. Ei au descoperit că, acționat de forța magnetică, Fibot s-a mișcat 7 cm în 10 secunde în stomacul unui porc, care este un mediu accidentat, umed și acid, având un pH de 5. Acest lucru a demonstrat capacitatea de locomoție a milirobotului Fibot în stomac.
De asemenea, echipa a efectuat un experiment in vivo cu Fibot, în intestinul unui iepure. Când Fibot a ajuns în regiunea vizată din intestin, echipa a aplicat un câmp magnetic mai puternic pentru a-l ancora în țesutul intestinal. Fibot a rămas acolo timp de patru ore și s-a degradat complet în poziția respectivă.
Capacitatea de degradare diferită a materialelor folosite, în funcție de pH, permite eliberarea controlată a medicamentelor
O altă caracteristică a lui Fibot este capacitatea sa de a elibera medicamente. Echipa a folosit diferite materiale biodegradabile la fabricarea sa.
Savanții au construit separat corpul, dintr-o membrană moale pe bază de nanofibre, și matricea cu mai multe picioare, pe care apoi le-au asamblat împreună folosind o metodă de electrofilare asistată de câmp magnetic.
Structura specială a nanofibrelor utilizate la realizarea corpului robotului permite încapsularea medicamentelor în această carcasă. La fabricarea picioarelor, asemănătoare unor ace, echipa a ajustat componentele materialului și a plasat medicamentele în interiorul acestora.
„Întrucât am ajustat materialele în timpul fabricării, corpul și picioarele lui Fibot se pot degrada la diferite valori ale pH-ului, permițându-ne să controlăm eliberarea treptată a diferitelor medicamente încapsulate în corpul și picioarele sale“, a mai precizat dr. Shen.
Experimentele arată că într-un mediu acid precum cel din stomac, unde pH-ul este mai mic sau egal cu 5, structura lui Fibot a rămas stabilă și nu a prezentat scăpări ale medicamentelor încapsulate.
Când Fibot se află într-un mediu cu un pH mai mare sau egal cu 5.5, corpul său rămâne intact, dar picioarele se dizolvă încet și eliberează treptat medicamentul încorporat, într-un timp aproximativ de 40 de minute.
Corpul rămas poate fi apoi transportat cu ajutorul forței magnetice. Într-un mediu cu un pH mai mare de 6, corpul rămas se degradează complet în șapte ore și eliberează în organism un alt tip de medicament.
Fibot este complet biocompatibil și sigur pentru utilizare biomedicală
„Experimentele in vivo au dovedit că Fibot este complet biocompatibil și biodegradabil, deci nu va provoca obstrucții în intestin. Ancorarea acestuia în țesutul intestinal nu a creat nicio reacție inflamatorie, deci credem că Fibot este sigur pentru utilizare biomedicală“, a mai adăugat dr. Shen.
Fibot oferă informații cu privire la modul de funcționare al milliroboților biodegradabili care pot elibera medicamentele treptat, în diferite locuri fixe din organism.
Constatările au potențial de utilizare în viitoarele tratamente biomedicale, cum ar fi livrarea medicamentelor și eliberarea programată în anumite regiuni vizate, precum și în livrarea macromoleculelor în intestin pentru anumite aplicații clinice.
Concluziile cercetătorilor au fost publicate în revista academică Matter.
Articolul Metodă de administrare a medicamentelor direct în intestin, cu ajutorul unor miliroboți biodegradabili apare prima dată în 360medical.ro.