Nανοκινητήρες ελέγχονται μέσα στα ανθρώπινα κύτταρα
Για πρώτη φορά οι επιστήμονες τοποθέτησαν μικροσκοπικά μοτέρ στο εσωτερικό των ανθρώπινων κυττάρων και τους κατευθύνουν μαγνητικά, ανοίγοντας έτσι το δρόμο για απελευθέρωση φαρμάκων μέσα στο σώμα.
Η συγκεκριμένη προσέγγιση παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον καθώς θα μπορούσε να ενισχύσει τα οφέλη των φαρμάκων, αφού θα μπορούν να απελευθερωθούν σε συγκεκριμένες θέσεις μέσα στο σώμα, ελαχιστοποιώντας τις παρενέργειες.
Τα μεταλλικά σωματίδια που έχουν σχήμα πυραύλου προωθούνται χρησιμοποιώντας παλμούς υπερήχων.
Η έρευνα έγινε από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Angewandte Chemie International Edition.
«Δεδομένου ότι αυτοί οι νανοκινητήρες κινούνται τριγύρω και χτυπούν τις δομές των κυττάρων, τα ζωντανά κύτταρα δείχνουν εσωτερικές μηχανικές αντιδράσεις που κανείς δεν είχε δει ποτέ στο παρελθόν. Αυτή η έρευνα είναι μια ζωντανή απόδειξη πως μπορεί να είναι δυνατή η χρήση νανο-μοτέρ για τη μελέτη της βιολογίας των κυττάρων με νέους τρόπους», τόνισε ο καθηγητής Τοm Mallouk του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια.
Μέχρι τώρα οι νανοκινητήρες είχαν μελετηθεί μόνο «in vitro» (στο εργαστήριο), αλλά όχι στα ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα.
Σε χαμηλής ισχύος υπέρηχους οι νανοκινητήρες είχαν μικρή επίδραση στα κύτταρα. Αλλά όταν η ισχύς αυξήθηκε τότε αυξήθηκε και η δράση των νανοκινητήρων με αποτέλεσμα να γυρίζουν γύρω γύρω και να προσκρούουν σε οργανίδια και δομές των κυττάρων που εκτελούσαν συγκεκριμένες λειτουργίες.
Οι νανοκινητήρες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως «χτυπητήρι αυγών» για να ομογενοποιηθεί ουσιαστικά το περιεχόμενο του κυττάρου ή να λειτουργήσουν ως πολιορκητικός κριός για να σπάσει η κυτταρική μεμβράνη.
«Ισως καταφέρουμε να χρησιμοποιήσουμε τους νανοκινητήρες στη θεραπεία του καρκίνου και των άλλων ασθενειών με μηχανικό χειρισμό των κυττάρων από το εσωτερικό τους. Επιπλέον, οι νανοκινητήρες θα μπορούσαν να εκτελέσουν ενδοκυτταρική χειρουργική επέμβαση και να παραδώσουν φάρμακα που δεν θα επεμβαίνουν σε ζωντανούς ιστούς», τόνισε ο Mallouk.
Οι ερευνητές ήταν σε θέση να κατευθύνουν τα μικροσκοπικά μοτέρ με τις μαγνητικές δυνάμεις. Διαπίστωσαν επίσης πως οι νανοκινητήρες θα μπορούσαν να κινηθούν αυτόνομα και ανεξάρτητα μεταξύ τους, κάτι που επίσης είναι σημαντικό για μελλοντικές εφαρμογές.
«Η αυτόνομη κίνηση θα μπορούσε να βοηθήσει τους νανοκινητήρες να καταστρέψουν επιλεκτικά τα κύτταρα που τους έχουν καταπιεί. Αν θέλουμε αυτοί οι κινητήρες να αναζητήσουν και να καταστρέψουν τα καρκινικά κύτταρα τότε είναι καλύτερα να τους αφήσουμε να κινηθούν ανεξάρτητα. Δεν θέλουμε μια ολόκληρη μάζα να πηγαίνει προς μία μόνο κατεύθυνση», είπε ο καθηγητής.
Περιγράφοντας τις πιθανές χρήσεις της τεχνολογίας των νανοκινητήρων ο καθηγητής επικαλείται μια ταινία επιστημονικής φαντασίας του 1966 κατά την οποία ένα υποβρύχιο και το ανθρώπινο πλήρωμά του συρρικνώνονται και εγχέονται στο αίμα ενός ετοιμοθάνατου, προκειμένου να τον σώσουν.
«Μια δική μας ονειρική εφαρμογή είναι το Fantastic Voyage σε ιατρικό στιλ, όπου οι νανοκινητήρες κάνουν κρουαζιέρα γύρω από το εσωτερικό του σώματος, επικοινωνούν μεταξύ τους και εκτελούν διάφορα είδη διάγνωσης και θεραπείας. Υπάρχουν πολλές εφαρμογές για τον έλεγχο των σωματιδίων σ’ αυτή τη μικρή κλίμακα».
Η ιδέα της χειρουργικής επέμβασης μοριακής κλίμακας ανάγεται σε μια διάλεξη που έδωσε το 1959 ο διάσημος φυσικός Richard Feynman και ονομάζεται «Υπάρχει αρκετός χώρος στο κάτω μέρος».
Στην ομιλία του στην Αμερικανική Εταιρεία Φυσικής είχε πει: «Αν και είναι μια πολύ άγρια ιδέα, θα είχε ενδιαφέρον μια χειρουργική επέμβαση αν θα μπορούσε να καταπιεί τον χειρουργό. Βάζετε τον μηχανικό χειρουργό μέσα στο εσωτερικό του αιμοφόρου αγγείου, πηγαίνει στην καρδιά και κοιτάζει τριγύρω. Βρίσκει ποια βαλβίδα είναι ελαττωματική, παίρνει ένα μαχαιράκι και την κόβει».