לראשונה תוכננו ננו-רובוטים שיכולים לספק תרופות ישירות לתוך העיניים מבלי לגרום נזק.
ננורובוט טכנולוגיה היא טכניקה עדכנית במרכז ההתמקדות של מדענים לטיפול במספר מחלות. ננו-רובוטים (נקראים גם ננו-בוטים) הם מכשירים זעירים העשויים מרכיבים בקנה מידה ננו, והם בגודל 0.1-10 מיקרומטר. לננורובוטים יש פוטנציאל לספק תרופות לתוך בן אנוש הגוף בצורה מאוד ממוקדת ומדויקת. ננו-רובוטים מתוכננים או מהונדסים בצורה כזו שהם 'נמשכים' לתאים חולים בלבד וכך הם יכולים לבצע טיפול ממוקד או ישיר בתאים הללו מבלי לגרום נזק לבריאים. תאים. בדרך כלל, עבור רוב המחלות ממוקד כזה תרופה לידה עשויה שלא להידרש בעיקרה, אולם עבור מחלות מסובכות כמו סוכרת או סרטן זה יכול להיות מועיל מאוד.
מחלות רשתית של העין
הטיפול ב עין מחלות מכוונות בדרך כלל להפחתת דלקת בעין, תיקון פציעות טראומטיות והגנה או שיפור הראייה. רשתית בריאה - שכבת הרקמה הדקה בחלק האחורי של העין - היא קריטית לראייה טובה. הרשתית שלנו מורכבת ממיליוני תאים רגישים לאור (הנקראים מוטות וחרוטים) וסיבי עצב/תאים המאפשרים להמיר אור שנכנס לעין לדחפים חשמליים להגיע למוח. כך מידע חזותי מתקבל ומעובד בעין שלנו ונשלח למוח דרך עצב הראייה. כל התהליך מאפשר ראייה ושולט כיצד אנו רואים תמונות. מחלות רשתית של העין פוגעות בכל חלק ברשתית. מספר צורות טיפול זמינות עבור מחלות רשתית מסוימות, אך הן מורכבות למדי. מטרת כל טיפול היא לעצור או להאט לחלוטין את עין מחלה וכדי להגן על הראייה (לשמור, לשפר או לשחזר אותה). יש חשיבות מכרעת לגילוי מוקדם של בעיות ברשתית מכיוון שהנזק הוא בלתי הפיך. אם לא מטופלים, מחלות רשתית מסוימות עלולות לגרום לאובדן ראייה או עיוורון.
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
***
