For the first time nanorobots have been designed which can deliver תרופות directly into the eyes without causing damage.
ננורובוט טכנולוגיה היא טכניקה עדכנית במרכז ההתמקדות של מדענים לטיפול במספר מחלות. Nanorobots (also called nanobots) are tiny devices made from nanoscale components and are of size 0.1-10 micrometres. Nanorobots have the potential of delivering drugs into the בן אנוש body in a very targeted and precise manner. Nanorobots are designed or engineered in such a way that they are ‘attracted’ to diseased cells only and thus they can make a targeted or direct treatment in those cells without causing any damage to healthy תאים. Generally, for most diseases such a targeted תרופה delivery may not be essentially required, however for complicated illnesses such as diabetes or cancer it can be very beneficial.
מחלות רשתית של העין
הטיפול ב עין diseases is generally geared towards reducing inflammation in the eye, repair traumatic injuries and protecting or improving eyesight. A healthy retina – the thin layer of tissue at back of the eye – is critical for good vision. Our retina consists of millions of light-sensitive cells (called rods and cones) and nerve fibres/cells which allow light that enters the eye to be converted into electrical impulses to reach the brain. This is how visual information is received and processed by our eye and sent to the brain through the optic nerve. The whole process enables vision and controls how we see images. Retinal diseases of the eye affect any part of retina. Few forms of treatment are available for some retinal diseases, but they are quite complex. The aim of any treatment is to completely halt or slow the עין disease and to protect vision (preserve, improve or restore it). It is crucial to detect retinal problems early because the damage is irreversible. If left untreated, some retinal diseases can cause vision loss or blindness.
קשה מאוד לטפל במחלות המשפיעות על הרשתית כי זה מאתגר מאוד לספק תרופות ממוקדות דרך הרקמה הביולוגית הצפופה הקיימת בעין. אמנם רקמות העין מורכבות ברובן ממים אך הן מורכבות מכדור עין צמיג ורשת צפופה של מולקולות (היאלורונן וקולגן) אשר לא ניתן לחדור בקלות על ידי חלקיקים מכיוון ששניהם מחסומים חזקים מאוד. נדרש דיוק רב כדי לבצע אספקת תרופה ממוקדת לעין. זו הסיבה ששיטות מסורתיות ששימשו להעברת תרופות לעיניים הסתמכו בעיקר על דיפוזיה אקראית ופסיבית של מולקולות ושיטות אלו אינן מתאימות להעברת תרופות לאחורי העין.
ננו-רובוטים לטיפול במחלות רשתית
חוקרים ממכון מקס פלנק למערכות חכמות בשטוטגרט יחד עם צוות פיתחו ננו-רובוטים ("רכבים") שיכולים לעבור לראשונה דרך רקמת העין הצפופה. ננו-רובוטים אלו יוצרו בטכניקה מבוססת ואקום שבה ננו-חלקיקים מבוססי סיליקה עוצבו על גבי רקיק אשר הונחו לאחר מכן בתוך תא ואקום בזווית מסוימת תוך הפקדת חומר סיליקה כמו ברזל או ניקל. ההצללה הנגרמת על ידי זווית רדודה מוודאת שהחומר מושקע רק על ננו-חלקיקים אשר לאחר מכן מקבלים מבנה מדחף סליל. הננו-רובוטים הללו הם ברוחב של כ-500 ננומטר ובאורך של 2 מיקרומטר, טבעם מגנטי וצורתם כמו מדחפים מיקרוניים. גודל זה קטן בערך פי 200 מקוטר של קווצת שיער אנושית בודדת. לאחר מכן, הננו-רובוטים מצופים בשכבת נוזל ביולוגי נון-סטיק מבחוץ כדי למנוע היצמדות כלשהי בין הננו-רובוט לרשת החלבון הביולוגי ברקמת העין כאשר ננו-רובוטים מנווטים דרכה. הגודל האופטימלי של ננו-רובוטים מוודא שהם מחליקים דרך הרשת של רשת פולימרית ביולוגית מבלי לפגוע ברקמת העין הרגישה. את הננו-רובוטים המדהימים הללו ניתן להעמיס בתרופות או בתרופות וניתן לנווט אותם ס"מ על ס"מ ולכוון אותם לאזור מסוים בעין על ידי שימוש בשדות מגנטיים בזמן אמת.
מדענים הזריקו אלפי ננו-רובוטים לעין חזיר באמצעות מחט והפעילו שדה מגנטי בדיוק כדי לעורר את הננו-רובוטים לכיוון הרשתית של העין בפרק זמן כולל של 30 דקות החל מההזרקה. הם עקבו כל הזמן אחר הנתיב שעובר הננו-רובוט באמצעות טכניקת הדמיה המשמשת בדרך כלל באבחון מחלות עיניים. טכניקה זו היא ייחודית ופולשנית זעיר. למרות שזה הוצג עד כה רק במערכות מודל או נוזלים. מדענים מקווים שבעתיד הקרוב טכניקה זו תשמש לטעינת ננו-רובוטים עם תרופות טיפוליות מתאימות והם יגיעו לרקמות רכות צפופות אחרות בחלקים בלתי נגישים בגוף האדם. תחום הננו-רפואה - שימוש בננו-רובוטים לטיפול - זוכה לתשומת לב רבה בשנים האחרונות וסוגים רבים ושונים של ננו-רובוטים מפותחים, חלקם תוך שימוש בתהליך ייצור תלת-ממדי. באופן מעניין, ניתן לפתח כמעט מיליארד ננו-רובוטים תוך שעות ספורות על ידי אידוי דו תחמוצת הסיליקון וחומרים אחרים כמו ברזל על גבי רקיקת סיליקו בתנאי ואקום גבוהים.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Zhiguang W et al. 2018. נחיל של מיקרופרופלורים חלקלקים חודר לגוף הזגוגית של העין. התקדמות מדע. 4 (11). https://doi.org/10.1126/sciadv.aat4388
***
