Инженеры Университета Джонса Хопкинса разработали микророботов размером с рисовое зерно, которые способны доставлять препараты непосредственно в инфицированные ткани внутри бьющегося сердца. Технология может стать альтернативой операциям на открытом сердце и недостаточно эффективной внутривенной терапии.

Микророботы предназначены для перемещения внутри человеческого организма и адресной доставки лекарств к очагам инфекции. По размеру они сопоставимы с кончиком карандаша: ширина устройств близка к диаметру головки спички, а длина — к размеру рисового зерна.

Разработчики рассчитывают, что технология позволит отказаться от некоторых рискованных операций на открытом сердце. Ее также можно будет применять для менее инвазивного и более точного лечения других заболеваний, труднодоступных для терапии, включая онкологические заболевания.

«Достаточно небольшого прокола, чтобы ввести микроробота и провести процедуру без риска инфекции или кровопотери. Кроме того, не требуется управлять им хирургически, чтобы лекарства эффективно, безопасно и точно доставлялись в нужное место», — сказал соавтор исследования Аксель Кригер, специалист по медицинской робототехнике.

Исследователи сосредоточились на лечении эндокардита — воспаления внутренней оболочки сердца. Пациенты с этим заболеванием обычно проходят многонедельный курс внутривенных антибиотиков. Терапия нередко оказывается неэффективной, поскольку препараты слишком сильно разбавляются, прежде чем достигают сердца.

В таких случаях врачи сталкиваются с двумя рискованными вариантами: назначить повышенные дозы антибиотиков, что может привести к токсическому воздействию, или провести крайне опасную операцию на открытом сердце.

Созданные учеными роботы приводятся в движение магнитным полем и работают в паре. Один из них аккуратно прикрепляется к сердечной ткани в месте инфекции и выполняет роль док-станции, ожидая модуль с лекарством. Второй робот переносит препарат, магнитно состыковывается с этой станцией и постепенно высвобождает антибиотики непосредственно в нужной области.

Использование двух небольших устройств вместо одного более крупного позволяет добираться до труднодоступных участков организма. «Магнитное наведение впечатляет, потому что самому роботу не требуется источник питания. В нем нет ни батарей, ни двигателей», — отметил Кригер.

Команда успешно испытала микророботов на моделях сердца, точно имитирующих человеческий орган, а также на настоящей ткани сердца свиньи.

«Достаточно с помощью робота ввести небольшую капсулу в вену, откуда она доберется до целевого участка — именно туда, где действительно нужно ввести лекарство. При этом вся процедура остается минимально инвазивной», — добавила ведущий автор исследования Ануроддха Бхаттачарджи.

Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Material Technologies.