Ingegneri presso l'Università della California, San Diego sviluppato robot microscopici che può nuotare attraverso il sangue e rimuovere batteri e tossine dannose.

Questi nanorobot sono circa 25 volte più piccoli della larghezza di un capello umano e potrebbero portare a un modo efficace e sicuro per decontaminare i fluidi biologici nel corpo.

La ricerca è stata guidata da Joseph Wang ed Liangfang Zhang, professori nel Dipartimento di Nano Ingegneria presso la UC of San Diego Jacobs School of Engineering.

Lo studio è pubblicato online in Scienza Robotics.

Come funziona

I piccoli robot sono alimentati da ultrasuoni e sono costruiti rivestendo nanofili d'oro con una fusione di membrane piastriniche e globuli rossi.

Mentre le piastrine funzionano per legare e bersagliare diverse forme di batteri, i globuli rossi assorbono e neutralizzano le tossine prodotte dai batteri.

"La combinazione delle membrane piastriniche e dei globuli rossi in ciascun rivestimento di nanorobot è sinergica: le piastrine colpiscono i batteri, mentre i globuli rossi colpiscono e neutralizzano le tossine prodotte da questi batteri" Berta Esteban-Fernández de Ávila, uno studioso post dottorato nel gruppo di ricerca di Wang, ha detto in una nota.

Per costruire i robot, i ricercatori prima separano intere membrane da piastrine e globuli rossi, quindi applicano onde sonore ad alta frequenza per fonderle insieme.

Poiché le membrane sono prese da cellule reali, contengono tutte le loro funzioni originarie della proteina di superficie cellulare e possono essere rivestite su nanofili d'oro usando la chimica di superficie.

Questo rivestimento protegge i nanorobot dal biofouling, un processo che si verifica quando le proteine ​​si accumulano sulla superficie di oggetti estranei e impediscono loro di funzionare normalmente.

"L'idea è quella di creare nanorobot multifunzionali in grado di svolgere contemporaneamente più compiti diversi", ha dichiarato Esteban-Fernández de Ávila in una nota.

Test dei nanorobot

Il rivestimento in oro consente ai nanorobot di rispondere agli ultrasuoni, dando alle macchine la possibilità di nuotare in modo efficiente e mescolare con i loro obiettivi.

Finora, i ricercatori hanno testato i nanorobot su campioni di sangue contaminati con MRSA, un ceppo batterico resistente agli antibiotici di Staphylococcus aureus.  

I nanorobot possono viaggiare fino a micrometri 35 al secondo quando alimentati da ultrasuoni e, dopo cinque minuti, i campioni di sangue trattati hanno tre volte meno batteri e tossine rispetto ai campioni non trattati.

"Questa è una piattaforma di prova del concetto per diverse applicazioni terapeutiche e di biodetoxificazione", ha affermato Wang in una nota.

Applicazioni future

Sebbene il lavoro finora sia stato testato solo per il trattamento dell'MRSA, i ricercatori sperano di essere in grado di disintossicare i liquidi biologici più in generale.

"Le piastrine possono legare sia i batteri gram-positivi che quelli negativi, quindi questo rivestimento di membrana può servire a trattare infezioni multiple", ha dichiarato Esteban-Fernández de Ávila.

Successivamente, i ricercatori hanno in programma di testare i nanorobot negli animali vivi e stanno lavorando per rendere il rivestimento di materiali biodegradabili al posto dell'oro.

"Utilizzando un rivestimento ibrido che combina le proprietà dei globuli rossi e delle piastrine, siamo in grado di creare nanorobot multifunzionali all-in-one in grado di rimuovere sia le tossine che i patogeni per un'efficace disintossicazione e decontaminazione per applicazioni di difesa e biomediche," disse Wang.