Los pequeños robots biohíbridos en la escala micrométrica pueden nadar a través del cuerpo y llevar medicamentos a los tumores o proporcionar otras funciones de transporte de carga. Las tendencias naturales de detección de bacterias en el medio ambiente significan que pueden navegar hacia ciertos químicos o ser controlados remotamente mediante señales magnéticas o de sonido.
Para tener éxito, estos pequeños robots biológicos deben consistir en materiales que puedan pasar el espacio libre a través de la respuesta inmune del cuerpo. También deben poder nadar rápidamente a través de ambientes viscosos y penetrar las células de los tejidos para entregar la carga.
En un artículo publicado esta semana en APL Bioingeniería , de AIP Publishing, los investigadores fabricaron micro-nadadores bacterianos biohíbridos mediante la combinación de una ingeniería genética E. coli MG1655 subesfuerzo y nanoeritrosomas, pequeñas estructuras hechas de glóbulos rojos.
Los nanoeritrosomas son nanovesículas derivadas de los glóbulos rojos al vaciar las células, mantener las membranas y filtrarlas a un tamaño de nanoescala. Estos pequeños portadores de glóbulos rojos se unen a la membrana bacteriana utilizando el poderoso enlace biológico no covalente entre biotina y estreptavidina. Este procesoconserva dos proteínas importantes de la membrana de los glóbulos rojos: se necesita TER119 para unir los nanoeritrosomas y CD47 para evitar la captación de macrófagos.
El E. coli MG 1655 sirve como un bioaccionador que realiza el trabajo mecánico de propulsar a través del cuerpo como un motor molecular utilizando la rotación flagelar. Las capacidades de natación de las bacterias se evaluaron utilizando un algoritmo de seguimiento de objetos 2D personalizado y 20 videos tomados como datos sin procesarpara documentar su desempeño.
Los micro-nadadores biohíbridos con bacterias que transportan nanoeritrosomas de glóbulos rojos se realizaron a velocidades un 40% más rápidas que otros micro-nadadores biohíbridos basados en micropartículas alimentados con E. coli, y el trabajo demostró una respuesta inmune reducida debido al tamaño a nanoescala de los nanoeritrosomas y ajustes a ladensidad de cobertura de nanoeritrosomas en la membrana bacteriana.
Estos nadadores biohíbridos podrían administrar drogas más rápido, debido a su velocidad de natación, y encontrar menos respuesta inmune, debido a su composición. Los investigadores planean continuar su trabajo para ajustar aún más la eliminación inmune de los microrobots e investigar cómo podrían penetrar las célulasy liberar su carga en el microambiente tumoral.
"Este trabajo es un trampolín importante en nuestro objetivo general de desarrollar y desplegar microrobots biohíbridos para la entrega de carga terapéutica", dijo el autor Metin Sitti. "Si disminuye el tamaño de los glóbulos rojos a nanoescala y funcionaliza el cuerpo de la bacteria, podría obtener propiedades superiores adicionales que serán cruciales en la traducción de los microrobóticos médicos a las clínicas ".
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Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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