Medicinska mikrorobotar kan hjälpa läkare att bättre behandla och förebygga sjukdomar. Men de flesta av dessa enheter är gjorda av syntetiska material som utlöser immunsvar in vivo. Nu, för första gången, rapporterar forskare i ACS Central Science har använt lasrar för att exakt kontrollera neutrofiler – en typ av vita blodkroppar – som en naturlig, biokompatibel mikrorobot i levande fiskar. "Neutrobotarna" utförde flera uppgifter, vilket visade att de en dag skulle kunna leverera droger till exakta platser i kroppen.

Mikrorobotar som för närvarande utvecklas för medicinska tillämpningar skulle kräva injektioner eller konsumtion av kapslar för att få in dem i ett djur eller en person. Men forskare har funnit att dessa mikroskopiska föremål ofta utlöser immunreaktioner hos små djur, vilket resulterar i att mikrorobotar tas bort från kroppen innan de kan utföra sina jobb. Att använda celler som redan finns i kroppen, såsom neutrofiler, kan vara ett mindre invasivt alternativ för läkemedelsleverans som inte skulle sätta igång immunsystemet. Dessa vita blodkroppar plockar redan naturligt upp nanopartiklar och döda röda blodkroppar och kan migrera genom blodkärl till intilliggande vävnader, så de är goda kandidater för att bli mikrorobotar.

Tidigare har forskare styrt neutrofiler med laser i labbskålar och flyttat runt dem som "neutrobotar". Information om huruvida detta tillvägagångssätt kommer att fungera på levande djur saknades dock. Så Xianchuang Zheng, Baojun Li och kollegor ville demonstrera genomförbarheten av ljusdrivna neutrobotar hos djur som använder levande zebrafisk.

Forskarna manipulerade och manövrerade neutrofiler i zebrafisksvansar, med hjälp av fokuserade laserstrålar som fjärroptisk pincett. Den ljusdrivna mikroroboten kunde flyttas upp till en hastighet av 1,3 µm/s, vilket är tre gånger snabbare än en neutrofil naturligt rör sig. I sina experiment använde forskarna den optiska pincetten för att exakt och aktivt kontrollera de funktioner som neutrofiler utför som en del av immunsystemet. Till exempel flyttades en neutrobot genom en blodkärlsvägg in i den omgivande vävnaden. En annan plockade upp och transporterade en nanopartikel av plast, vilket visade dess potential att bära medicin. Och när en neutrobot trycktes mot skräp av röda blodkroppar, slukade den upp bitarna. Överraskande nog försökte samtidigt en annan neutrofil, som inte kontrollerades av en laser, att naturligt ta bort cellskräpet.

Eftersom de framgångsrikt kontrollerade neutrobotar in vivo, säger forskarna att denna studie främjar möjligheterna för riktad läkemedelsleverans och exakt behandling av sjukdomar. + Utforska vidare

"Neutrobotar" smugglar droger till hjärnan utan att varna immunförsvaret