مهندسان نانو در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو ربات‌های میکروسکوپی کوچکی به نام میکروربات ساخته‌اند که می‌توانند در ریه‌ها شنا کنند، دارو را تحویل دهند و برای پاکسازی عوامل بیماری‌زای مرگبار ذات‌الریه باکتریایی مورد استفاده قرار گیرند.

میکروربات‌ها در موش‌ها به طور ایمن باکتری‌های ایجاد کننده ذات‌الریه را از بین بردند و باعث زنده ماندن همه‌ی موش‌های مورد آزمایش شدند. در مقابل، موش‌های درمان‌نشده همگی در عرض سه روز پس از عفونت مردند.

میکروربات‌ها از سلول‌های جلبک ساخته شده بودند و سطح آن‌ها با نانوذراتی مملو از آنتی‌بیوتیک پوشانده شده بود. جلبک‌ها حرکاتی انجام می‌دهند که به میکروربات‌ها اجازه می‌دهد در محیط اطراف شنا کنند و آنتی بیوتیک‌ها را مستقیماً به باکتری‌های مستقر در ریه‌ها برسانند. نانوذرات حاوی آنتی‌بیوتیک از گوی‌های پلیمری زیست تخریب‌پذیر کوچکی ساخته شده‌اند که با غشای سلولی نوتروفیل‌ها، که نوعی گلبول سفید خون هستند، پوشیده می‌شوند. نکته حائز اهمیت در مورد این غشای سلولی این است که مولکول‌های التهابی تولید شده توسط باکتری‌ها و سیستم ایمنی بدن را جذب و خنثی می‌کند. این موضوع به میکروربات‌ها توانایی کاهش التهابات مضر را می‌دهد و به نوبه خود، اثربخشی آن‌ها در مبارزه با عفونت ریه را بهبود می‌بخشد.

این پژوهش یک تلاش مشترک بین آزمایشگاه‌های استادان مهندسی نانو جوزف وانگ (Joseph Wang) و لیانگ‌فانگ ژانگ (Liangfang Zhang) است که هر دو در دانشکده مهندسی کالیفرنیا سن دیگو مشغول به کار هستند. وانگ پیشرو در زمینه تحقیقات میکرو و نانورباتیک و ژانگ پیشرو در توسعه نانوذرات شبیه‌ساز سلولی برای درمان عفونت‌ها و بیماری‌ها است. آن‌ها همراه با یکدیگر به توسعه ربات‌های کوچک دارورسان پرداختند که می‌توانند به راحتی در بدن حیوانات زنده برای درمان عفونت‌های باکتریایی در معده و خون مورد استفاده قرار بگیرند. درمان عفونت‌های باکتریایی ریه آخرین مورد از فعالیت‌های آن‌ها است.

ژانگ می‌گوید: هدف ما رساندن دارو به قسمت‌های چالش‌برانگیزتر بدن مانند ریه‌ها است. ما می‌خواهیم این کار را به روشی ایمن، آسان، زیست سازگار و با اثر طولانی مدت انجام دهیم؛ و این همان کاری است که در این تحقیقات جدید نشان داده‌ایم.

این تیم از میکروربات‌ها برای درمان موش‌های مبتلا به نوع حاد و کشنده ذات الریه که از باکتری سودوموناس آئروژینوزا (Pseudomonas aeruginosa) نشات می‌گیرد، استفاده کردند. محققان این میکروربات‌ها را از طریق لوله‌ای که در نای موش‌ها قرار داده شده بود، به ریه‌های این حیوانات منتقل کردند. عفونت پس از یک هفته به طور کامل از بین رفت. تمام موش‌های تحت درمان پس از گذشت ۳۰ روز زنده ماندند، در حالی که موش‌های درمان نشده طی سه روز جان خود را از دست دادند.

درمان با میکروربات موثرتر از تزریق وریدی آنتی بیوتیک بود. زیرا تزریق مستقیم آنتی‌بیوتیک به خون نیازمند دوز ۳۰۰۰ برابری نسبت به دوز مورد نیاز در میکروربات‌ها برای ایجاد اثربخشی یکسان بود.

رویکرد این تیم بسیار موثر بوده است، زیرا دارو به جای پخش شدن در تمام بدن، تنها ناحیه مورد نظر را هدف قرار می‌دهد.

با تزریق وریدی، گاهی اوقات تنها مقادیر بسیار کمی از آنتی بیوتیک وارد ریه‌ها می‌شود. به همین دلیل است که بسیاری از درمان‌های آنتی‌بیوتیکی فعلی برای ذات‌الریه آن‌طور که باید، عمل نمی‌کند.

اگر فکر ورود سلول‌های جلبک به ریه، حس بدی به شما می‌دهد باید گفت که طبق آنچه ممحققان می‌گویند، این روش بی‌خطر است. پس از طی شدن دوره درمان، سلول‌های ایمنی بدن به طور موثر جلبک‌ها را همراه با نانوذرات باقی مانده از بین می‌برند.

این تحقیقات هنوز در مرحله اثبات مفهوم است. آن‌ها قصد دارند تحقیقات اساسی بیشتری را برای درک دقیق نحوه تعامل میکروربات‌ها با سیستم ایمنی انجام دهند. گام بعدی آزمایش آن در حیوانات بزرگ‌تر و در نهایت انسان است.

نتایج این مطالعه در تاریخ ۲۲ سپتامبر در مجله "Nature Materials" منتشر شده است.