На протяжении десятилетий инженеры пытаются создать медицинские роботы, которые могли бы доставлять лекарства или проводить операции внутри человеческого тела. Исследователи пытались с разной степенью успеха создавать ботов из стержней, трубок, сфер и даже клеток, не превышающих размеры самих клеток организма. Энергообеспечение этих крошечных устройств было довольно сложной задачей, поскольку большинство потенциальных видов топлива токсичны для людей. Другая проблема заключалась в сложности управления движением такого микроробота через лабиринт белков и других молекул тела. Поэтому Ли Чжан, научный сотрудник Китайского университета Гонконга в Шатине, обратился к магнетизму и живым организмам. Магнитные поля вне тела могут беспрепятственно проникать в живую ткань, что позволяет исследователям перемещать намагниченные предметы внутри него. Для максимальной подвижности лучше всего подходит спиралевидное тело, приводимое в движение вращением. В этом отношении идеальным биологическим объектом может служить спирулина — микроскопическая водоросль, более известная как пищевая и кормовая добавка.
Несколько лет тому назад Чжан и его коллеги использовали эту водоросль в качестве образца при создании синтетического микробота, который в некоторой степени работал. На этот раз учёные решили использовать саму спирулину. Им нужен был способ отслеживания местонахождения робота в теле, решение было найдено, поскольку водоросль сама производит флуоресцентное свечение. Для контроля водоросли в более глубоких частях тела, учёные применили широко используемую медицинскую технологию визуализации, называемую ядерным магнитным резонансом (ЯМР), нанеся на поверхность водоросли намагниченные наночастицы оксида железа.
Из-за полученных магнитных свойств исследователи смогли успешно управлять движением обработанной спирулины по телу подопытного животного, контролируя её местонахождение в приповерхностных слоях за счё т флуоресценции, а в глубоких слоях — за счёт ЯМР. Используя ЯМР, учёным удалось отследить перемещение роя микророботов по желудку крысы под воздействием внешнего магнитного поля.
Ко всему прочему биороботы на основе спирулины обладают массой достоинств: они не токсичны, биосовместимы, распадаются за несколько часов или дней (в зависимости от толщины покрытия), продукты распада не повреждают клетки организма, (внимание!), за исключением раковых клеток. Поместив на 48 часов в культуру клеток раковой опухоли обработанную спирулину, учёные наблюдали гибель 90 процентов раковых клеток. Дальнейшие исследования выявили, что спирулина производит соединение, токсичное только для раковых клеток.
Конечно, предстоит решить ещё много задач по вопросам доставки лекарств намагниченной спирулиной, но уже полученные результаты вдохновляют.