Các nhà nghiên cứu từ Trung Quốc đã báo cáo rằng các tế bào bạch cầu có thể được khai thác như các vi robot tự nhiên, tương thích sinh học thông qua việc sử dụng tia laser. Phát hiện mà nhóm nghiên cứu đã chứng minh ở cá ngựa vằn còn sống có thể mở đường cho một phương pháp phân phối thuốc nhắm mục tiêu mới để điều trị bệnh chính xác.

Robot siêu nhỏ y tế đã thu hút được sự chú ý đáng kể nhờ khả năng vận chuyển thuốc đến các vị trí cụ thể trong cơ thể và giúp loại bỏ mầm bệnh khỏi hệ thống tuần hoàn.

Trong hầu hết các khái niệm microrobot y tế, các công cụ nhỏ bé được chế tạo bên ngoài cơ thể và sau đó được tiêm vào bệnh nhân hoặc đóng gói trong viên nang rồi nuốt vào bụng. Tuy nhiên, các thử nghiệm trên động vật nhỏ đã phát hiện ra một vấn đề - cụ thể là những vật thể lạ này có xu hướng kích hoạt phản ứng miễn dịch trong cơ thể vật chủ của chúng, kết quả là các robot siêu nhỏ cuối cùng bị loại bỏ khỏi cơ thể trước khi chúng có thể hoàn thành mục đích đã định. .

Để giải quyết vấn đề này, một cách tiếp cận khác nằm ở việc sử dụng các tế bào đã có sẵn trong cơ thể – và do đó không có nguy cơ gây ra phản ứng miễn dịch – và thúc đẩy chúng hoạt động như những người máy siêu nhỏ tự nhiên.

Trong nghiên cứu mới nhất của họ, các kỹ sư sinh học Xianchuang Zheng và Baojun Li của Trung Quốc Đại học Tế Nam và các đồng nghiệp của họ đã thử nghiệm sự kết hợp của bạch cầu trung tính – một loại tế bào bạch cầu đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch của cơ thể – vào các rô-bốt siêu nhỏ. Những bạch cầu trung tính này là những ứng cử viên lý tưởng để sử dụng làm microrobot, vì chúng đã bắt giữ cả hạt nano và tế bào hồng cầu chết một cách tự nhiên, đồng thời có khả năng di chuyển ra khỏi mạch máu vào mô xung quanh – hai trong số các chức năng chính cần thiết để phân phối thuốc theo mục tiêu.

Nhóm nghiên cứu giải thích: “Là tuyến phòng thủ đầu tiên của vật chủ chống lại mầm bệnh xâm nhập, bạch cầu trung tính có khả năng thực bào vốn có để loại bỏ các tác nhân lạ và tải mục tiêu khi kích hoạt, cũng như khả năng di chuyển qua các mạch máu đến mô bị nhiễm bệnh, tạo ra họ là những ứng cử viên tự nhiên để thực hiện các nhiệm vụ y tế khác nhau trong cơ thể".

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng có thể sử dụng ánh sáng laser để di chuyển bạch cầu trung tính theo ý muốn ống nghiệm. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu thông tin về việc liệu phương pháp tương tự có hoạt động trong các sinh vật sống hay không.

Trong một loạt các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các chùm tia laze hội tụ làm nhíp quang học để điều khiển và điều khiển các bạch cầu trung tính trong đuôi của cá ngựa vằn còn sống. Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc điều khiển các tế bào bạch cầu với vận tốc lên tới 1.3 µm/s, nhanh hơn khoảng ba lần so với chuyển động tự nhiên của bạch cầu trung tính.

Zheng, Li và các đồng nghiệp cũng đã chứng minh khả năng kiểm soát chính xác và chính xác các chức năng mà bạch cầu trung tính thường thực hiện như một phần của hệ thống miễn dịch của cá ngựa vằn. Ví dụ, một ca phẫu thuật chứng kiến ​​nhóm hướng dẫn một “neutrobot” ra khỏi mạch máu vào mô xung quanh, trong khi ca khác nhìn thấy một trong các tế bào bạch cầu được sử dụng để nhặt và vận chuyển một hạt nano nhựa – một khả năng có tiềm năng trở thành được khai thác để cung cấp mục tiêu các thuốc nano trong cơ thể.

Hơn nữa, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc đẩy một neutrobot về phía các mảnh vụn từ một tế bào hồng cầu đã chết sẽ khiến nó nuốt chửng các mảnh vỡ đó. Tuy nhiên, điều ngạc nhiên là khi họ làm điều này, các nhà nghiên cứu cũng chứng kiến ​​một bạch cầu trung tính khác, loại bạch cầu này không nằm trong tầm kiểm soát của họ, cũng cố gắng loại bỏ các mảnh vụn tế bào một cách tự nhiên.

Các nhà nghiên cứu kết luận: “Khái niệm về một máy vi tính bạch cầu trung tính tự nhiên này, cùng với sự kiểm soát thông minh của việc thực hiện nhiệm vụ đa kênh, có thể mang lại nhiều hứa hẹn cho việc thực hiện tích cực các nhiệm vụ y tế phức tạp. trong cơ thể, với công dụng tiềm năng to lớn trong điều trị các bệnh viêm nhiễm.”

Nghiên cứu được mô tả trong Khoa học trung ương ACS.