Yüzen Mikrorobotlar Farelerde Kanserli Hücrelerle Savaşıyor!

Kaliforniya San Diego Üniversitesi'nden mühendisler, kanserle savaşan ilaçları doğrudan metastatik tümörlere ulaştırmak için akciğerlerde yüzebilen mikrorobot adı verilen küçük robotlar üretti. Science Advances dergisinde yayınlanan makalenin sonuçları fareler için umut vericiydi. Araştırmacılar farelerin akciğerlerine sıçramış tümörlerin büyümesini ve yayılmasını engellemeyi başardı.^[1]

Biyoloji ve nanoteknolojiyi ustalıkla birleştirmek için Kaliforniya San Diego Üniversitesi Jacobs Mühendislik Okulu'ndan Aiiso Yufeng Li ile Kimya ve Nano-mühendislik Bölümü'nde profesör olan Joseph Wang ve Liangfang Zhang'ın laboratuvarları ortak bir şekilde çalıştı.

Araştırmacılar, mikrorobotları üretmek için ilaçlı nanopartikülleri yeşil algin üzerine kimyasal olarak bağladı. Alg, mikrorobotlara hareket kabiliyeti sağlarken aynı zamanda nanopartiküllerin akciğerlerde verimli bir şekilde yüzmesini ve tedavi edici kısmının tümörlere iletmesini sağlayacaktı.

Bu nanopartikülleri oluşturmak için araştırmacılar, kemoterapide kullanılan doksurubisin ile doldurulmuş ve biyolojik olarak parçalanabilen küçük polimer küreler kullandı ve bu yapı aynı zamanda kırmızı kan hücresi zarları ile kapladı. Kırmızı kan hücresi zarları ile kaplamak robotumuzun düzgün çalışması sağlar. Bu yapı, nanopartikülleri bağışıklık sistemine karşı koruyarak akciğerlerde daha uzun kalmalarını sağlar ve bu sayede tümör karşıtı etkiler ortaya çıkar. Wang ve Zhang'ın ekibinde nano-mühendislik doktora öğrencisi olan çalışmanın ilk yazarı Zhengxing Li, şöyle anlatıyor:

Bu yapı bir kamuflaj gibi görev yapıyor, vücutta nanopartikülün bir kırmızı kan hücresi gibi görünmesini sağlıyor ve böylece bağışıklık tepkisi oluşmuyor.

Araştırmacılar, sözlerine nanopartikül taşıyıcı yeşil algin ve bu yapının güvenli olduğunu ekliyor. Nanopartiküllerin üretimi için kullanılan malzemeler, vücut ile uyumlu ve araştırmada kullanılan yeşil alg Chlamydomonas reinhardtii, Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç Dairesi'nce güvenli görülüyor.

Wang ve Zhang'ın ekipleri, daha önce farelerde ölümcül olan zatürreyi tedavi etmek için benzer mikrorobotları kullanmıştı. Bu çalışma da yapılan önceki çalışmalara dayanarak inşa edildi. Wang, şöyle anlatıyor:

Bunlar canlı hayvanların akciğerlerinde güvenli bir şekilde test edilen ilk mikrorobotlardı.

Önceki çalışmada mikrorobotlar, nanopartiküller için farklı bir ilaç ve hücre zarı kombinasyonu ile zatürreye neden olan bakterilerin yayılmasıyla mücadele etti. Ekip şimdi bu bileşenleri değiştirerek mikrorobotları akciğerlerdeki kanser hücrelerinin yayılmasıyla savaşacak şekilde geliştirdi. Zhang, şöyle anlatıyor:

Çalışmamızda bu teknolojinin akciğer dokusunun tamamına aktif ve verimli bir şekilde tedavi edici maddeler ulaştırarak akciğerlerdeki farklı ölümcül hastalıklarla mücadele edebilen geniş bir kullanım alanı olduğunu gösteriyoruz.

Şimdiki çalışmada araştırmacılar, deri kanseri olan ve tümörleri akciğerlere sıçramış olan fareleri nefes borusuna yerleştirdikleri küçük bir tüp aracılığıyla akciğerlere geçebilen mikrorobotlar kullanarak tedavi etti. Bu yöntemle tedavi edilen fare ortalama 37 gün yaşarken sadece ilacı alan ya da algsiz nanopartiküllerin verildiği fareler ise ortama 27 gün yaşadı. Li, söyle anlatıyor:

Mikrorobotların yaptığı aktif yüzme hareketi, ilacın derin akciğer dokusuna dağılımını önemli ölçüde iyileştirirken ilacın akciğerde tutulma süresini de uzattı. Dağılımın daha geniş olması ve ilacın akciğerde daha uzun süre tutulabilmesi, gerekli ilaç dozajını azaltmamızı sağladı ve böylece potansiyel yan etkiler azalırken hayatta kalma etkinliğini daha yüksekte tutabildik.

Ekip, gelecekteki çalışmalarda daha büyük hayvanlarda denemek için mikrorobot tedavisi üstünde çalışıyor ve nihai hedeflerinin ise insan deneylerine bir an önce geçmek olduğunu belirtiyor.