Yosundan yapılmış minik robotlar, iltihaplı bağırsak hastalığını ilaçsız tedavi ediyor.

California San Diego Üniversitesi'nden araştırmacılar, sıvı bir hapın içinde bir mikrorobot tasarladılar ve bu mikrorobot, iltihaplı bağırsak hastalığını ilaçlara ihtiyaç duymadan tedavi etti.

Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezi'ne göre, dünya çapında yaklaşık 7 milyon kişi irritabl bağırsak hastalığına sahip ve bu sayı son 20 yılda sadece arttı.

Çalışmanın ortak yazarı Zhengxing, Interesting Engineering'e verdiği demeçte, "Şu anda piyasada bulunan İBH ilaçları, hastalığı tedavi etseler de, bazıları rahatsız edici olan bir dizi yan etkiyle birlikte geliyor" dedi.

"Biyohibrit mikrorobotlar gibi yeni tedavilere yönelik araştırmalar bu nedenle çok önemli, çünkü bu tür tedaviler terapötik etkinliği korurken yan etkileri de azaltmayı amaçlıyor."

Kaliforniya San Diego Üniversitesi'nden ekip, hastalıkla mücadele eden mikrorobotlarla fareler üzerinde umut verici bir başarıyla deneyler yaptıktan sonra, şimdi gözlerini hücresel bir işlev bozukluğunun neden olduğu irritabl bağırsak hastalığına çevirdi.

IDB'de, bir tür bağışıklık hücresi olan makrofajlar aşırı düzeyde pro-inflamatuar sitokin üretmeye başlar. Bu proteinler daha sonra makrofaj reseptörlerine yapışır ve bu da makrofajların daha fazla iltihap proteini üretmesini tetikler. Ancak UC San Diego araştırmacıları bu döngüyü bir mikrorobot ile kırabilir.

Daha önceki deneylerde UC San Diego araştırmacıları mikrorobotlarla özellikle akciğerlere ilaç vermiş ve ilacın yan etkilerini en aza indirmeyi başarmışlardı. Ancak IBD çalışması için ilaç kullanmalarına bile gerek kalmadı.

"Bir basın açıklamasında "Bu yaklaşımın güzelliği, ilaçsız olmasıdır. Pro-inflamatuar sitokinleri absorbe etmek ve nötralize etmek için sadece doğal hücre zarından yararlanıyoruz."

Hastalık tedavisi için mikrorobotların geliştirilmesi metaller ve polimerler gibi sentetik malzemelerle başlamış ancak toksisite nedeniyle çeşitli zorluklarla karşılaşmıştır. Biyohibrit manyetik güdümlü bakteri tabanlı mikrorobotlar gerçeğe dönüştüğünde bu alanda bir çığır açıldı.

Li, "Bu robotlar, harici manyetik alanlar kullanılarak vücut içindeki belirli bölgelere yönlendirilebilir ve daha önce ulaşılamayan bir kontrol derecesi sunar" dedi.

UC San Diego'dan ekip, organik malzemeleri, özellikle de insan vücuduyla uyumluluğu nedeniyle mikroalg türü Chlamydomonas reinhardtii'yi entegre ederek alana önemli bir katkıda bulundu. Algler, mikro robotların hastalık bölgelerine doğru hızlı bir şekilde yüzebilmelerini bile sağladı.

Bu yeni yaklaşım, ilaçların etkileyici bir etkinlikle verilmesini sağladı. Ancak IBD deneyinin gösterdiği gibi, mikrorobot bir ilaç gibi de işlev görebilir.

IBD biyohibrit robotunu, pro-enflamatuar sitokinleri aktif olarak hedeflemek ve nötralize etmek için algleri makrofaj membran kaplı nanopartiküllerle (MΦNPs) birleştirerek uyarladılar. Bir tedavi olarak başarısı, biyohibrit mikrorobotların dinamik hareketi ile MΦNP'lerin sitokin bağlama özellikleri arasındaki sinerjiye bağlıdır.

‍
Küçük robotu bir hapın içine koyarak, insan kolonuna başarılı bir yolculuğu tamamlamak için midenin asitliğinden kurtulması gerekecekti. Bu yüzden sıvı bir kapsülün etrafında kolondaki pH'a uygun bir pH kaplaması tasarladılar. Zhengxing, "kolonik sitokin seviyelerini nötralize ediyor" dedi ve böylece hastalığı kaynağında, şu anda piyasada bulunan ilaçlardan daha iyi tedavi ediyor.

Bu çalışmada, yosun mikrorobotunun hem önleme hem de tedaviye yönelik etkinliğini değerlendirdiler. Her iki modelde de, deneme farelerine günde bir mikrorobot kapsülü uyguladılar. Mikrorobotun, hareket kabiliyeti nedeniyle uygulama sonrası 12 saate kadar kolon bölgesinde kalabildiğini tespit ettiler.  IBD kronik bir durum olduğundan, mikrorobotun sağlayabildiği uzun süreli tedavi gerektirir: ilaç tutma.

10 günlük deneme süresince, "formülasyonun farelerin vücut ağırlığı, kan kimyası, kan hücresi sayımı ve gastrointestinal dokuları üzerinde kontrol grubuna kıyasla önemli bir etkisi olmadı ve mükemmel biyogüvenlik profilini doğruladı."

Bir basın açıklamasında belirtildiği üzere, "tedavi dışkı kanamasını azalttı, dışkı kıvamını iyileştirdi, IBD kaynaklı kilo kaybını tersine çevirdi ve kolondaki iltihabı azalttı, bunların hepsi belirgin yan etkiler olmaksızın gerçekleşti."