Малките и гъвкави човешки сперматозоиди претърпяват високотехнологично подобрение.
Изследователи от TechMed Centre на Университета в Твенте превръщат пъргавите, бързо плуващи сперматозоиди в миниатюрни, магнитно контролирани микророботи, които могат да бъдат проследявани и управлявани в анатомичен модел в естествена големина.
Сперматозоидите са забележителни плувци в природата. Основната им роля е да се придвижват в сложната среда на женския репродуктивен тракт, за да достигнат и оплодят яйцеклетката.
Всяка сперматозоидна клетка е оптимизирана за скорост, с опашка, която я тласка напред, и глава, която пренася генетичен материал.
Малкият им размер и естествената им гъвкавост им позволяват да маневрират в изключително предизвикателни биологични среди, което е характеристика, която изследователите сега използват за медицински приложения.
Сперматозоидите се превръщат в миниатюрни роботи
Освен за размножаване, присъщата на сперматозоидите подвижност и адаптивност ги правят обещаващи кандидати за микророботика, което позволява на учените да изследват нови начини за доставка на лекарства и извършване на диагностика в труднодостъпни области на тялото.
Едно от основните предизвикателства при използването на сперматозоиди за медицински приложения е тяхната невидимост при конвенционалните техники за образна диагностика. Традиционните рентгенови изображения се затрудняват да открият сперматозоидите поради техния малък размер, ниска плътност и почти пълна прозрачност за радиацията.
Досега това ограничение пречи на учените да наблюдават или контролират сперматозоидите в човешкото тяло с прецизност.
За да преодолее този проблем, екипът от Университета в Твенте си сътрудничи с изследователи и медицински специалисти от Медицинския център на Университета Радбод и Университета във Ватерло (Канада).
„Досега визуализирането на сперматозоидите в тялото беше почти невъзможно“, казва изследователят от УТ Ислям Халил, който е и водещ автор на проучването.
Те покриват истински сперматозоиди с магнитни наночастици, което ги прави видими под рентгенови лъчи и чувствителни към външни магнитни полета.
Природата среща медицинската роботика
Този иновативен подход позволява микророботите да бъдат проследявани в реално време и да се управляват с висока точност в анатомичен модел в реален размер, което представлява пробив в медицинската микророботика.
Възможните приложения на тази технология са многобройни. Чрез директното зареждане на лекарства в телата на сперматозоидите, изследователите предвиждат прецизно доставяне до целеви места като матката или маточните тръби.
Това може да революционизира лечението на заболявания като рак на матката, ендометриоза или фиброиди, за които понастоящем липсват прецизни, минимално инвазивни опции за доставка на лекарства.
„Превръщаме естествените системи за доставка на клетки в програмируеми микророботи“, казва Халил.
Освен терапията, проследяването на движението на сперматозоидите в реално време може да хвърли светлина върху биологичните процеси на оплождането, да подобри разбирането за безплодието и дори да усъвършенства техниките за асистирана репродукция, като ин витро оплождането (IVF).
Безопасността също е ключов фактор. Тестовете показват, че клъстерите от сперматозоиди и наночастици остават биосъвместими и не причиняват значителна токсичност за човешките маточни клетки дори след 72 часа експозиция. Това предполага, че бъдещи приложения in vivo могат да бъдат осъществими.
Екипът публикува своите открития в списанието с отворен достъп npj Robotics. Подкрепено от Холандския съвет за научни изследвания, Health~Holland и програмата UT-Radboud TURBO, това изследване представлява значителна стъпка към сливането на естествената биология с напредналата роботика.
Източник: InterestingEngineering
