Микророботы для точной доставки лекарств: прорыв в медицине

Изготовление, мультимодальное движение и доставка лекарств с помощью PMDM. (A) PMDM создавались с использованием каскадной микрофлюидики, где ферромагнитный гидрогель периодически отрывался под действием масла, образуя монодисперсные ферромагнитные капли. (B) Различные режимы движения PMDM, включая ползание, ходьбу и качание, активировались переменными магнитными полями. (C) Адаптивное движение и многофункциональная доставка. Цепи PMDM могут собираться для преодоления препятствий и разбираться для прохождения узких каналов. Изображение создано в SolidWorks и Inkscape. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw3172

Микророботы, созданные на основе капель, могут обеспечить точную доставку лекарств, превосходя традиционные внутривенные методы, при которых только 0,7% препарата достигает целевой ткани. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances. Работа проводилась совместно учёными из Мичиганского университета (моделирование) и Оксфордского университета (эксперименты).

В одном из экспериментов, имитирующем лечение воспалительного заболевания кишечника, микророботы доставлялись через катетер и направлялись к цели с помощью магнитного поля. Эти двусторонние частицы состоят из геля, способного переносить лекарства, и магнитных элементов для управления.

При растворении геля высвобождался краситель, что подтверждало точность доставки. Также тестировался отложенный релиз — некоторые гели растворялись дольше. После доставки магнитные частицы возвращались к катетеру для извлечения.

Технология может улучшить лечение воспалительных заболеваний кишечника, позволяя доставлять разные препараты (стероиды, иммуномодуляторы) в несколько очагов воспаления одновременно. В другом тесте микророботы успешно доставили краситель в труднодоступную зону модели человеческого колена.

«С этой работой мы приближаемся к продвинутой терапевтической доставке. Наши методы позволяют создавать мягкие роботизированные системы с впечатляющими возможностями», — заявила Молли Стивенс, профессор бионанонауки из Оксфорда.

Микророботы (PMDM) размером ~0,2 мм создаются методом микрофлюидики: поток геля с магнитными частицами пересекается с маслом, формируя капли. Магнитные элементы оседают внизу, а чистый гель остаётся сверху.

«Традиционные методы изготовления микророботов малоэффективны. Микрофлюидика позволяет создавать сотни роботов за минуты, снижая стоимость», — отметил Юаньсюн Цао, аспирант Оксфорда.

Симуляции помогли настроить движение роботов в магнитных полях. Физическая система использует электромагнит, управляемый коммерческим ПО, формируя цепи роботов, способные «ходить», «ползать» или «качаться». Они могут разбираться и собираться для преодоления препятствий.

Следующий этап — создание микророботов для сложных сред и изучение поведения роев частиц. Исследователи также разрабатывают более сложные архитектуры, вдохновлённые концепцией PMDM.

Дополнительная информация: Yuanxiong Cao et al, Permanent magnetic droplet–derived microrobots, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw3172