Чтобы добиться успеха, эти крошечные биологические роботы должны состоять из материалов, которые могут пройти через иммунный ответ организма. Они также должны уметь быстро плавать в вязкой среде и проникать в клетки тканей, чтобы доставить груз.
В статье, опубликованной на этой неделе в APL Bioengineering от AIP Publishing, исследователи изготовили биогибридные бактериальные микропловцы, объединив генно-инженерный E. coli MG1655 субштамм и наноэритросомы, небольшие структуры, состоящие из эритроцитов.
Наноэритросомы – это нанопузырьки, полученные из красных кровяных телец путем опорожнения клеток, сохранения мембран и их фильтрации до наноразмеров. Эти крошечные носители эритроцитов прикрепляются к бактериальной мембране с помощью мощной нековалентной биологической связи между биотином и стрептавидином. Этот процесс сохраняет два важных мембранных белка эритроцитов: TER119, необходимый для прикрепления наноэритросом, и CD47 для предотвращения поглощения макрофагами.
E. coli MG 1655 служит биоактуатором, выполняющим механическую работу по продвижению через тело в качестве молекулярного двигателя с использованием вращения жгутиков. Способность бактерий плавать была оценена с использованием специально разработанного алгоритма отслеживания двухмерных объектов и 20 видеороликов, взятых в качестве необработанных данных для документирования их характеристик.
Биогибридные микропловцы с бактериями, несущими наноэритросомы эритроцитов, работали на 40% быстрее, чем другие E. coli, основанные на биогибридных микрочастицах, и эта работа продемонстрировала снижение иммунного ответа из-за наноразмерного размера наноэритросом и корректировки плотности покрытия наноэритросом на бактериальной мембране.
Эти биогибридные пловцы могут быстрее доставлять лекарства из-за своей скорости плавания и сталкиваться с меньшим иммунным ответом из-за своего состава.
Исследователи планируют продолжить свою работу по дальнейшей настройке иммунного очищения микророботов и исследовать, как они могут проникать в клетки и высвобождать свой груз в микросреде опухоли.
«Эта работа является важной ступенькой на пути к нашей всеобъемлющей цели по разработке и развертыванию биогибридных микророботов для доставки терапевтических грузов», – сказал автор Метин Ситти. «Если вы уменьшите размер красных кровяных телец до наномасштаба и функционализируете организм бактерий, вы сможете получить дополнительные превосходные свойства, которые будут иметь решающее значение для перевода медицинских микророботов в клиники."