En läkemedelsladdad mikrorobotnål riktar sig effektivt mot och förblir fäst vid cancervävnad i labbexperiment utan att behöva kontinuerligt applicera ett magnetfält, möjliggör mer exakt läkemedelstillförsel. Detaljerna publicerades av forskare vid DGIST:s Microrobot Research Center i Korea och kollegor i tidskriften Avancerat vårdmaterial .

"Kemoterapeutiska läkemedel orsakar ett brett spektrum av biverkningar på grund av deras inverkan på friska och cancerösa vävnader, " förklarar robotingenjören Hongsoo Choi från Koreas Daegu-Gyeongbuk Institute of Science &Technology (DGIST), som ledde forskningen. "För att undvika dessa oönskade effekter, forskare har experimenterat med mikrorobotar av olika former som levererar läkemedel till specifika vävnader."

Drogpåverkande mikrorobotar kräver vanligtvis ett magnetfält för att rikta dem till riktade vävnader och sedan hålla dem på plats, annars spolas de lätt bort av kroppsvätskor som blodflödet. Choi och kollegor ville designa en funktionell mikrorobot som undviker opraktisk och långvarig användning av ett energikrävande magnetfält.

De lyckades med att göra en mikrorobot formad som en korkskruv med en nål i änden.

Choi arbetade med DGISTs Seungmin Lee och kollegor för att tillverka den korkskruvsformade mikronålen med laserlitografi. Mikroroboten skiktas sedan med nickel och titanoxid för att säkerställa att den kan magnetiskt manipuleras och är biokompatibel med människokroppen. Läkemedel kan laddas på porösa, korkskruvsformad ställning och inuti nålen.

Teamet testade mikrorobotarna i små kammare fyllda med vätska. De använde framgångsrikt ett magnetfält för att styra dem till spjut och fästa vid vävnad. När det är fixat, det tog en vätskeflödeshastighet på 480 millimeter per sekund för att spola ut nålen ur vävnaden. För jämförelse, flödeshastigheten i små arterioler är cirka 100 millimeter per sekund.

De använde sedan en beräkningsmetod för mer exakt automatisk, snarare än manuellt, inriktning av vävnad med hjälp av ett magnetfält. Automatisk inriktning och fixering tog bara sju sekunder, medan manuell kontroll av magnetfältet tog 55 sekunder.

Till sist, de laddade mikronålarna med anticancerläkemedlet paklitaxel och testade dem i en mikrokammare som innehöll mänskliga kolorektala cancerceller. Mikrorobotarna riktade och dödade effektivt cellerna.

Nästa, teamet planerar att förbättra mikroroboten för effektivare läkemedelsladdning och att optimera magnetfältssystemet för mer exakt kontroll. Ytterligare tester på djur och sedan mänskliga försök kommer att behövas innan mikrorobotarna kan användas som behandlingsstrategi.