סיקור מקיף

מיקרו-רובוטים שוחים בריאות וקוטלים חיידקים

מהנדסי ננוטכנולוגיה באוניברסיטת קליפורניה סאן-דייגו פיתחו רובוטים זעירים – מיקרו-רובוטים, בשמם המלא – שמסוגלים לשחות בתוך הריאות, להגיע לחיידקים הגורמים לדלקת ריאות, לקטול אותם ולסתור את הנזק שהם עושים לגוף

מיקרו רובוטים נלחמים בחיידקים בתוך הגוף. תמונה מתוך הדמית מציאות מדומה. <a href="https://depositphotos.com. ">איור: depositphotos.com</a>
מיקרו רובוטים נלחמים בחיידקים בתוך הגוף. תמונה מתוך הדמית מציאות מדומה. איור: depositphotos.com

מהנדסי ננוטכנולוגיה באוניברסיטת קליפורניה סאן-דייגו פיתחו רובוטים זעירים – מיקרו-רובוטים, בשמם המלא – שמסוגלים לשחות בתוך הריאות, להגיע לחיידקים הגורמים לדלקת ריאות, לקטול אותם ולסתור את הנזק שהם עושים לגוף.

המיקרו-רובוטים הם תוצר האהבה של שני חוקרים מומחים בתחומם. מצד אחד, ג'וזף וואנג הוא אחד המובילים העולמיים במחקר ופיתוח של ננו-רובוטים ומיקרו-רובוטים. לא מומלץ לשתות ממבחנות המים במעבדה שלו. מצד שני, ליאנגפנג ז'נג עוסק כבר שנים בפיתוח ננו-חלקיקים שמסוגלים לתפוס מולקולות ותאים מזיקים. בשלב מסוים הם הבינו שטובים השניים מן האחד, ושבכוחות משותפים הם יכולים להשיג הרבה יותר מכל אחד לחוד. היה ברור שמיקרו-רובוטים הם העתיד – אבל לאיזה צורך?

התשובה נמצאה במחלקות הקורונה שבבתי-החולים הגדולים. החולים במצב הקריטי ביותר הורדמו והונשמו באופן מכאני, ולעתים קרובות פיתחו דלקת ריאות קשה. אחד החיידקים השכיחים יותר הגורמים לדלקת ריאות – פסאודומונס אירוגינוסה – היה חודר לדרכי הנשימה, מתרבה בריאות וגורם לדלקת קטלנית. הרופאים מנסים להתמודד עם דלקות שכאלו באמצעות הזרקת אנטיביוטיקה לווריד, אך קשה להביא את החומר המיטיב לחיידקים שבריאות. צריך דרך כלשהי לשנע את האנטיביוטיקה ישירות אל המזיקים הקטנים.

מבינים לאן זה הולך?

וואנג וז'נג ייצרו סוג חדש של רובוטים במיוחד כדי לפזר את האנטיביוטיקה ביעילות בתוך הריאות. הרובוטים הללו קטנים בהרבה מנקודה על הדף. למעשה, הם עשויים מתא אצה אחד בלבד, כמעט בלתי-נראה לעין האנושית. לכן הם גם נקראים מיקרו-רובוטים: רובוטים בגודל של מיליוניות מטרים, או מטר-חלקי-מיליון.

כל מיקרו-רובוט עשוי מתא אצה עם זנב ארוך, שמסוגל לנוע בכוחות עצמו בסביבת הריאות. החוקרים ציפו את תאי האצה בננו-חלקיקים מיוחדים: מדובר בכדורונים שמכילים חומר אנטיביוטי קטלני-לחיידקים. אם זה לא מספיק, הרי שהכדורונים מצופים בעצמם בחלבונים ושומנים שסופגים ומנטרלים את המולקולות המזיקות שמפרישים החיידקים לריאות, ושגורמים לדלקת ריאות קטלנית. הזנבות הארוכים של תאי האצה מניעים את המיקרו-רובוטים קדימה, כדי שיוכלו להגיע למספר גדול ככל האפשר של חיידקים, להרוג אותם ולספוח את החומרים גורמי-הדלקת שבסביבתם.

ועכשיו שהחוקרים יצרו את המיקרו-רובוטים, הגיע הזמן לנסות אותם במציאות. לא על בני-אדם – טיפולים ראשוניים שכאלו מסוכנים מדי עבורנו – אלא על עכברים. ספציפית, עכברים עם דלקת ריאות. החוקרים הזריקו את המיקרו-רובוטים ישירות לריאות העכברים דרך צינור שהוחדר לקנה הנשימה… וכל העכברים שקיבלו את הטיפול הבריאו תוך שבוע אחד. ואלו שלא קיבלו אותו? הם מתו תוך שלושה ימים.

החוקרים ניסו להשוות את הטיפול במיקרו-רובוטים לטיפול באנטיביוטיקה רגילה שהוזרקה דרך הווריד ישירות לזרם הדם. האנטיביוטיקה הרגילה עבדה היטב גם היא, אבל רק במינונים שהיו גבוהים פי שלושת-אלפים מהמינון שניתן עם המיקרו-רובוטים. ברור למה: האנטיביוטיקה שניתנה דרך הווריד התפזרה בכל הגוף, בעוד שזו שסופקה עם המיקרו-רובוטים הגיעה ישירות לריאות, והאצות הקטנטנות הפיצו אותה ביעילות בכל נפח הריאה.

מה היה סופם של המיקרו-רובוטים בגוף העכברים? הם נעלמו כלא היו. לאחר ששירתו את מטרתם, תאי מערכת החיסון של הגוף פירקו אותם ביעילות ובמהירות, ביחד עם הננו-חלקיקים המחוברים אליהם. וואנג טוען כי – "לא נשאר שום חומר רעיל מאחור", ואין סיבה מיידית שלא להאמין לו.

כמובן, גם לא צריך לקבל את דבריו באמונה בלבד. מדובר בניסוי ראשוני בלבד, ויש עוד שפע של מדע שצריך לעשות לפני שהמיקרו-רובוטים של וואנג וז'נג ימצאו את דרכם לגופינו. ובכל זאת, מדובר בעוד צעד בדרך לחזון המיקרו-רובוטים והננו-רובוטים שיוכלו לחיות בדו-קיום בתוך גופינו, לתקן רקמות פגועות, לעצור תאים סרטניים, לנקות את העורקים ולסייע בבניית העצמות והשרירים. המיקרו-רובוטים שתיארתי במאמר לא יעשו את כל זה, כמובן, אבל הם ממחישים את הכיוון אליו אנו מתקדמים: לעולם של בריאות אין-קץ, ובתנאי שנסכים לסימביוזה עם הרובוטים.

בסך הכל, זו לא נשמעת לי עסקה רעה כל-כך.

הידיעה לעיתונות

המאמר המקורי ב- Nature Materials

עוד בנושא באתר הידען:

דילוג לתוכן