Českí vedci prišli s neobvyklým spôsobom, ako sa vysporiadať so znečistením ľudského tela. Ich najnovší výskum priniesol prekvapivo sľubné výsledky a mohol by otvoriť cestu k úplne novému druhu liečby.
Mikroplasty sa už našli v ľudskej krvi, mozgu, placente aj ďalších orgánoch. Zatiaľ čo vedci stále skúmajú, aké následky môže mať ich prítomnosť, výskumníci z Brna sa rozhodli zaútočiť na problém z opačnej strany. Namiesto ďalšieho spôsobu, ako mikroplastom zabrániť preniknúť do organizmu, vyvinuli technológiu, ktorá by ich jedného dňa mohla aktívne odstraňovať z ženského reprodukčného systému.
Tím z výskumného centra CEITEC pri Vysokom učení technickom v Brne vytvoril miniatúrnych magnetických robotov, ktorí dokážu zachytávať plastové častice a dokonca narúšať bakteriálne povlaky. Výsledky výskumu pod vedením Fatmy Merve Yurtseverovej a Martina Pumery boli publikované v prestížnom vedeckom časopise ACS Nano. Zatiaľ ide o experimentálnu technológiu, ktorá však už priniesla konkrétne merateľné výsledky.
Magnetické guličky s povrchom, na ktorý sa lepia mikroplasty
Hoci označenie mikrorobot môže vyvolávať predstavu miniatúrneho mechanického stroja, v skutočnosti ide o mäkké častice guľovitého tvaru. Nemajú vlastný motor ani elektroniku, pretože ich pohyb zabezpečujú magnetické častice zabudované do materiálu a vonkajšie magnetické pole. Lekár by tak v budúcnosti mohol mikrorobotov navigovať na konkrétne miesto v tele bez toho, aby potrebovali vlastný zdroj energie.
Prečítaj si tiežHardvérový hack GPU: Z relatívne lacnej karty Nvidia je AI monštrum
Nezvyčajný hardvérový hack GPU premenil dostupný hardvér na serverový akcelerátor. Zistite, ako výskumníčka obišla poistky čipu....
Základ tvorí mäkký silikónový materiál doplnený magnetitom a chitosanom, no kľúčovým prvkom je povrchová vrstva polydopamínu. Tá má mimoriadne dobré priľnavé vlastnosti, ktoré pripomínajú spôsob, akým sa morské slávky dokážu pevne prichytiť k rôznym povrchom. Práve na tento materiál sa zachytávajú mikroplasty, ktoré následne možno spolu s robotmi odstrániť. Vedci ich teda nerozkladajú, ale doslova zbierajú.
A výsledky? Pri experimentoch s polystyrénovými mikroplastmi s veľkosťou približne 2 až 3 mikrometre sa podarilo zachytiť až 80 % častíc vo fyziologickom pufrovanom roztoku. V náročnejšom prostredí simulujúcom vaginálnu tekutinu dosiahla účinnosť približne 50 %. Išlo o laboratórne testy trvajúce maximálne štyri hodiny, pričom vedci zistili, že množstvo zachytených mikroplastov závisí aj od dostupnej plochy mikrorobotov. Úpravy ich počtu alebo povrchu by tak mohli účinnosť ešte zvýšiť.
Nezbierajú len mikroplasty. Dokážu bojovať aj s baktériami
Možnosti novej technológie sa však nekončia pri plastovom odpade. Výskumníci totiž zistili, že mikroroboty dokážu zachytávať aj baktérie Escherichia coli a narúšať takzvaný biofilm. Ide o vrstvu mikroorganizmov obalených ochrannou hmotou, ktorá im pomáha prežiť nepriaznivé podmienky. Práve takéto bakteriálne spoločenstvá môžu komplikovať liečbu infekcií, pretože bývajú odolnejšie voči pôsobeniu antibiotík.
Prečítaj si tiežVesmír bez tmavej hmoty? Alternatívna teória prežila ďalšie testy
Alternatívny kozmologický model CCC+TL tvrdí, že vesmír má 26,7 miliardy rokov a nepotrebuje tmavú hmotu ani tmavú energiu. ...
V laboratórnych experimentoch dokázali magnetické mikroroboty počas štyroch hodín odstrániť až 67 % testovaného biofilmu. Vedci zároveň pozorovali, že na ich povrchu sa zachytávajú baktérie, pričom časť z nich odumiera. Priľnavá polydopamínová vrstva tak môže plniť viacero úloh súčasne. Výskumníci tiež skúšali zachytávanie bavlnených mikrovlákien uvoľnených z menštruačných hygienických pomôcok, hoci v tomto prípade bola účinnosť nižšia než pri polystyrénových časticiach.
Do budúcnosti sa dokonca počíta s možnosťou vybaviť mikrorobotov antibiotikami, ktoré by potom mohli dopraviť priamo na miesto infekcie. Otvorila by sa tým cesta k cielenejšej liečbe, pri ktorej by nebolo nevyhnutné vystavovať celé telo rovnakej koncentrácii liečiva.
Lekár by ich mohol sledovať aj pomocou röntgenu
Jednou z najzaujímavejších vlastností technológie je možnosť sledovať pohyb týchto miniatúrnych zariadení vo vnútri tela. Vedci do nich preto pridali kontrastné častice tantalu, ktoré umožňujú ich zobrazenie pomocou röntgenovej fluoroskopie. Lekár by tak teoreticky mohol sledovať, kam sa mikroroboty dostali, a pomocou vonkajšieho magnetického poľa riadiť ich ďalší pohyb.
Prečítaj si tiežŠpionážny škandál šéfa Nvidie mieri do Kongresu. O čo v kauze ide?
Prečo špionážny škandál šéfa Nvidie vyšetruje správna rada aj Washington? Pozrite sa, čo odhalili spravodajské služby a čo hrozí hardvérovému gigantovi....
V rámci experimentov výskumníci dokázali mikrorobotov magneticky ovládať aj v izolovanom maternicovom rohu potkana. Samostatne tiež predviedli ich zachytenie a vytiahnutie pomocou katétra s magnetickým hrotom v laboratórnom modeli ciev. Tieto pokusy naznačujú, že by sa roboty v budúcnosti mohli dostať na požadované miesto a následne z organizmu opäť odstrániť aj s nazbieranými nečistotami.
Pri praktickom využití však treba vyriešiť niekoľko problémov, na ktoré upozornili už samotné experimenty. Po pridaní mucínu, ktorý zvyšuje viskozitu tekutiny a pomáha napodobniť prirodzené prostredie, sa napríklad pohyb mikrorobotov spomalil približne desaťnásobne. Prostredie živého organizmu je navyše podstatne zložitejšie než laboratórne roztoky, takže úspešné ovládanie v skúmavke ešte automaticky neznamená rovnaký výsledok u pacientky.
Môže ísť o nový spôsob ochrany ženského zdravia
Prečo sa výskum sústredil práve na ženské reprodukčné orgány? Mikroplasty sa už podarilo identifikovať aj v placente či tekutine obklopujúcej vajíčka vo vaječníkoch. Ich možný vplyv na zápaly, hormonálne procesy a plodnosť je predmetom intenzívneho vedeckého skúmania. Samotná prítomnosť mikroplastov však ešte nedokazuje, že spôsobujú neplodnosť alebo konkrétne ochorenia, a doterajšie výskumy u ľudí zatiaľ neumožňujú jednoznačne potvrdiť príčinnú súvislosť.
Prečítaj si tiežAmyloidové vlákna v spermiách: Obávaný proteín chráni genetický náklad
Ako pomáhajú amyloidové vlákna v spermiách pri oplodnení? Vedci odhalili prekvapivý mechanizmus prenosu genetických informácií do vajíčka....
Brnianski vedci navyše svoju technológiu zatiaľ netestovali na živých zvieratách ani pacientkach. Prvé skúšky na ľudských bunkových kultúrach síce neodhalili významnú toxicitu počas 24 až 48 hodín, ale stále chýbajú údaje o dlhodobom pôsobení na živé tkanivá, imunitný systém a prirodzený vaginálny mikrobióm. Výskumníci tiež musia preukázať, že dokážu mikrorobotov bezpečne odstrániť bez zanechania nežiaducich častíc.
Podľa výskumného centra CEITEC potrvá ďalšie testovanie niekoľko rokov a pred prípadným využitím v medicínskej praxi budú nevyhnutné aj klinické skúšky. Ak sa však technológia osvedčí, jej význam by mohol presiahnuť oblasť gynekológie. Magneticky ovládané mikroroboty by jedného dňa mohli pomáhať s odstraňovaním nežiaducich častíc aj z ďalších častí ľudského organizmu.
