Нанороботы с магнитным приводом улучшают усвоение лекарств при опухолях
Опухолевые клетки защищаются, образуя жесткие мембраны, которые блокируют проникновение лекарств. Даже когда лекарства попадают внутрь, многие раковые клетки используют «отточные насосы», чтобы вытолкнуть их обратно, что приводит к устойчивости к лекарствам. Эти защитные механизмы часто делают химиотерапию менее эффективной, особенно при агрессивных или поздних стадиях рака.
Чтобы решить эту проблему, команда экспертов представила новую стратегию, в которой задействованы остроконечные нанороботы, приводимые в действие магнитами. Эти крошечные машины функционируют как «микроскопические скальпели», что позволяет им проникать через защиту опухоли и повышать эффективность химиотерапевтических препаратов.
Исследование, опубликованное в интернете в августе 2025 года в выпуске журнала «Research», было проведено китайскими исследователями. Полученные данные демонстрируют, как эти нанороботы улучшают доставку лекарств.
Ученые разработали роботов с использованием золотых наношипов шириной около 500 нанометров, что примерно в 200 раз тоньше человеческого волоса. Никелевое покрытие сделало их чувствительными к магнитам, а титан повысил безопасность внутри корпуса. Под действием внешнего магнитного поля нанороботы могут быть направлены к опухолям и вращаться на месте. Их зазубренные шипы затем пронзали клеточные мембраны, создавая локализованное давление, достаточно сильное, чтобы создать «поры» для прохождения лекарств.
В лабораторных экспериментах и экспериментах на животных нанороботы увеличили проникновение лекарств в опухолевые клетки, подавили рост опухоли и даже увеличили выживаемость.
"Эти нанороботы, по сути, действуют как механические мешалки. Вращаясь под действием магнитного поля, их острые шипы разрушают клеточную мембрану, создавая крошечные отверстия, которые позволяют лекарствам проникать внутрь более эффективно", - говорит один из ученых Д-р Нин Лю, Университет Тунцзи.
В экспериментах с клетками рака печени человека роботы значительно увеличили поглощение доксорубицина, стандартного химиотерапевтического препарата. Более длительное применение магнитного поля приводило к большему проникновению лекарств, при этом флуоресцентная визуализация показывала гораздо более высокие концентрации внутри клеток. Эти результаты были согласованы для различных типов опухолей, включая модели рака шейки матки и толстой кишки.
Компьютерное моделирование подтвердило эти выводы, продемонстрировав, что при вращении шипов они создавали поры в мембране, что увеличивало ее проницаемость. Со временем роботы не только увеличили поглощение лекарств, но и напрямую повредили раковые клетки с помощью процесса, который исследователи называют «механоубийством».
Воодушевленная этими результатами, команда решила проверить свой подход на мышах с опухолями печени. Группа, получавшая как нанороботов, так и химиотерапию, показала снижение роста опухоли на 61% и 100% выживаемость, с улучшением общего состояния здоровья по сравнению с теми, кто получал только химиотерапию или магнитную стимуляцию. Анализ тканей подтвердил более высокую гибель раковых клеток и минимальные побочные эффекты, что указывает на высокий потенциал безопасности.
"Этот двойной подход, сочетающий химиотерапию с механическим разрушением, представляет собой новое мощное направление в лечении рака", — говорит доктор Янг. "Это показывает, что физические силы, когда они применяются на наноуровне, могут работать рука об руку с лекарствами для преодоления защиты от рака".
Исследователи отмечают, что, хотя результаты многообещающие, технология все еще находится на ранних стадиях. Прежде чем тестировать колючих нанороботов на людях, требуется дополнительная работа, включая совершенствование конструкции, долгосрочную безопасность и улучшенные методы доставки.