Хорт хавдартай тэмцэх зорилготой бактерид суурилсан биогибрид микророботууд

Анагаах Ухааны Хүрээлэн

Эрдэм Шинжилгээний Төв Лаборатори

Макс Планкийн нэрэмжит Ухаалаг системийн хүрээлэнгийн эрдэмтдийн баг савханцар бактерийг (E.coli) хиймэл бүрэлдэхүүн хэсгүүдээр тоноглон робот техникийг биологийн шинжлэх ухаантай хослуулан биогибрид микроробот бүтээжээ. Судалгааны баг биогибрид микроробот бүтээхдээ эхлээд бактерид хэд хэдэн нанолипосом холбож өгсөн бөгөөд энэхүү нанолипосомууд дотор химийн эмчилгээнд ашигладаг усанд уусдаг эмийн молекулуудыг (DOX) агуулах юм. Нанолипосомыг хэт улаан туяаны гэрлээр шарах үед хайлж, DOX молекулууд чөлөөлөгдөнө.

Тэд мөн соронзон нанопартиклийг бактеритай холбож өгчээ. Ингэснээр соронзон оронд өртөх үед төмрийн тоосонцор нь E.coli-ийн хөдөлгөөнийг улам сайжруулж өгдөг байна. Ийм байдлаар бактерийн хөдөлгөөнийг хянах явцыг хялбаршуулах бөгөөд энэ нь in vivo загварыг сайжруулж буй арга юм. Үүний зэрэгцээ, липосом, соронзон нанопартиклуудыг бактеритай холбож буй холбоо нь маш тогтвортой стрептавидин-биотины комплекс юм. E.coli шингэн болон өтгөн орчинд төвөггүй хурдан хөдөлж чаддаг, уян хатан чанартай тул биогибрид микроробот бүтээхэд ашиглажээ.

Хавдрын эдийн ойролцоох эргэн тойрон хүчилтөрөгчийн түвшин бага эсвэл хүчиллэг болсон байдаг бөгөөд бактерууд аль аль орчин руу нь татагддаг. Мөн бактериуд хавдар байгаа хэсэгт очиж үржсэнээр, өвчтөний дархлааны систем идэвхждэг аж. Бактерийн яг энэ шинж чанарыг ашиглаж бактерид суурилсан хавдрын эмчилгээг зохион бүтээсэн.

Сүүлийн хэдэн арван жилийн турш эрдэмтэд энэ бичил биетний супер хүчийг улам нэмэгдүүлэх арга замыг хайсаар байна. Үүний нэг жишээ нь E.coli-ийг биогибрид микроробот болгосон энэхүү судалгаа юм. Гэсэн хэдий ч бактерид бүрэлдэхүүн хэсгүүд нэмж микроробот болгох нь маш олон нарийн төвөгтэй химийн урвал шаардсан хэцүү ажил билээ. Судалгааны баг 100 ширхэг бактериас 86-г соронзон нанопартикл болон нанолипосомтой холбож чаджээ.

Микророботууд зорилтот цэгтээ буюу хавдрын голомтыг бүрхэж авсны дараа 55 хэмийн хэт улаан туяаны лазераар шарахад липосомын хайлах процесс идэвхжиж, липосом доторх эмийн молекулууд чөлөөгдөх юм. Мөн pH-ийн түвшин бага буюу хүчиллэг орчинд липосом задардаг тул хорт хавдрын голомтын ойролцоо эмийн молекулууд ялгарна. Соронзон нанопартиклийг бактеритай холбож өгсөн нь микророботыг соронз ашиглан хавдрын голомт руу чиглүүлэх зорилготой юм. Биогибрид микроробот ашиглан хавдрын эмчлэх аргын үндсэн үйл явц нь хавдрын голомтыг хангалттай хэмжээний микророботууд бүрхсэний дараа лазерын туяаг эд рүү чиглүүлж, улмаар эмийн молекууд ялгарч хавдрын эсүүдийг устгана. Мөн бактериуд их хэмжээтэйгээр хүний биед орж байгаа учраас дархлааны хариу урвал явагдаж дархлааны эсүүд микророботуудыг устгахаас гадна давхар хавдрын эсүүдийг устгана. Ингэснээр микророботууд хүний биед үлдэхгүй бөгөөд эмийн молекулууд, дахлааны эстэй хамтарч хавдрын эсрэг үйлчлэх учир хорт хавдрын эсрэг маш үр дүнтэй эмчилгээ болох найдлагыг төрүүлж байгаа юм.

Та судалгааны үр дүнг бүрэн эхээр нь уншихыг хүсвэл:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo6163

Эх сурвалж:

https://phys.org/news/2022-07-bacteria-based-biohybrid-microrobots-mission-day.html

Хянасан: АУХ, ЭНБД Б.Батболд

Бэлтгэсэн: АУХ, ЭША Т.Одончимэг