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Nanorobot che somministrano farmaci direttamente negli occhi

INGEGNERIA E TECNOLOGIANanorobot che somministrano farmaci direttamente negli occhi

Per la prima volta sono stati progettati nanorobot in grado di somministrare farmaci direttamente negli occhi senza causare danni.

nanorobot la tecnologia è una tecnica recente al centro dell'attenzione degli scienziati per il trattamento multiplo malattie. I nanorobot (chiamati anche nanobot) sono minuscoli dispositivi realizzati con componenti su nanoscala e hanno una dimensione di 0.1-10 micrometri. I nanorobot hanno il potenziale di somministrare farmaci nel corpo umano in modo molto mirato e preciso. I nanorobot sono progettati o progettati in modo tale da essere "attratti" solo dalle cellule malate e quindi possono effettuare un trattamento mirato o diretto in quelle cellule senza causare alcun danno alle cellule sane. Generalmente, per la maggior parte delle malattie una somministrazione di farmaci così mirata potrebbe non essere essenzialmente necessaria, tuttavia per malattie complicate come il diabete o il cancro può essere molto utile.

Malattie della retina dell'occhio

Il trattamento delle malattie degli occhi è generalmente orientato alla riduzione dell'infiammazione oculare, alla riparazione di lesioni traumatiche e alla protezione o al miglioramento della vista. Una retina sana, il sottile strato di tessuto nella parte posteriore dell'occhio, è fondamentale per una buona visione. La nostra retina è costituita da milioni di cellule fotosensibili (chiamate coni e bastoncelli) e fibre/cellule nervose che consentono alla luce che entra nell'occhio di essere convertita in impulsi elettrici per raggiungere il cervello. È così che le informazioni visive vengono ricevute ed elaborate dal nostro occhio e inviate al cervello attraverso il nervo ottico. L'intero processo consente la visione e controlla il modo in cui vediamo le immagini. Le malattie della retina dell'occhio colpiscono qualsiasi parte della retina. Poche forme di trattamento sono disponibili per alcune malattie della retina, ma sono piuttosto complesse. Lo scopo di qualsiasi trattamento è arrestare o rallentare completamente la malattia dell'occhio e proteggere la vista (preservarla, migliorarla o ripristinarla). È fondamentale rilevare precocemente i problemi alla retina perché il danno è irreversibile. Se non trattate, alcune malattie della retina possono causare perdita della vista o cecità.

È estremamente difficile trattare le malattie che colpiscono la retina perché è molto difficile somministrare farmaci mirati attraverso il tessuto biologico denso presente nell'occhio. Sebbene i tessuti oculari siano principalmente composti da acqua, sono costituiti da un bulbo oculare viscoso e da una fitta rete di molecole (ialuronano e collagene) che non possono essere facilmente penetrate dalle particelle poiché entrambe sono barriere molto forti. È necessaria una grande precisione per effettuare una somministrazione mirata del farmaco nell'occhio. Questo è il motivo per cui i metodi tradizionali utilizzati per somministrare farmaci agli occhi si sono basati principalmente sulla diffusione casuale e passiva di molecole e questi metodi non sono adatti per somministrare farmaci nella parte posteriore dell'occhio.

Nanorobot per il trattamento delle malattie della retina

I ricercatori dell'Istituto Max Planck per i sistemi intelligenti di Stoccarda, insieme a un team, hanno sviluppato nanorobot ("veicoli") che possono per la prima volta passare attraverso il denso tessuto oculare. Questi nanorobot sono stati realizzati utilizzando una tecnica basata sul vuoto in cui le nanoparticelle a base di silice sono state modellate su un wafer che sono state poi collocate all'interno di una camera a vuoto con un'angolazione particolare durante il deposito di materiale di silice come ferro o nichel. L'ombreggiatura causata da un angolo ridotto fa sì che il materiale si depositi solo su nanoparticelle che poi assumono una struttura ad elica elicoidale. Questi nanorobot sono larghi circa 500 nm e lunghi 2 μm, di natura magnetica e a forma di micro eliche. Questa dimensione è circa 200 volte più piccola del diametro di una singola ciocca di capelli umani. I nanorobot vengono quindi rivestiti con uno strato di bioliquido antiaderente all'esterno per impedire qualsiasi aderenza tra il nanorobot e la rete proteica biologica nel tessuto oculare quando i nanorobot lo attraversano. La dimensione ottimale dei nanorobot fa in modo che scivolino attraverso le maglie della rete polimerica biologica senza danneggiare il sensibile tessuto oculare. Questi incredibili nanorobot possono essere caricati con farmaci o medicinali e possono essere navigati cm per cm e mirati a una particolare area dell'occhio mediante l'uso di campi magnetici in tempo reale.

Gli scienziati hanno iniettato migliaia di nanorobot in un occhio di maiale usando un ago e hanno applicato un campo magnetico giusto per muovere i nanorobot verso la retina dell'occhio in una durata totale di 30 minuti a partire dall'iniezione. Hanno costantemente monitorato il percorso intrapreso dal nanorobot utilizzando una tecnica di imaging comunemente utilizzata nella diagnosi delle malattie degli occhi. Questa tecnica è unica e minimamente invasiva. Sebbene finora sia stato mostrato solo in sistemi modello o fluidi. Gli scienziati sperano che nel prossimo futuro questa tecnica venga utilizzata per caricare i nanorobot con terapie appropriate e che raggiungano altri tessuti molli densi in parti irraggiungibili del corpo umano. Il campo della nanomedicina - l'uso di nanorobot per la terapia - ha ricevuto molta attenzione negli ultimi anni e sono stati sviluppati molti diversi tipi di nanorobot, alcuni dei quali utilizzano processi di produzione 3D. È interessante notare che quasi un miliardo di nanorobot può essere sviluppato in poche ore vaporizzando il biossido di silicio e altri materiali come il ferro su un wafer di silicio in condizioni di vuoto spinto.

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{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

Zhiguang W et al. 2018. Uno sciame di microeliche scivolose penetra nel corpo vitreo dell'occhio. Anticipi Scienza. 4 (11). https://doi.org/10.1126/sciadv.aat4388

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Squadra SCIEU
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