Medikamententransport ins Gehirn

Drug-Delivery-Roboter trotzen der Schwerkraft

Winzige Roboter, sogenannte "Magnetically Aligned Nanorods in Alginate Capsules" (MANiACs) könnten eines Tages Teil eines fortgeschrittenen Arsenals von Drug-Delivery-Technologien sein.

silhouette of mountain climber
Ähnlich wie ein Bergsteiger am Steilhang sollen auch die Mini-Roboter neuronales Gewebe erklimmen

Bildquelle: Unsplash/Patrick Hendry

Davon geht das US-Medizintechnik-Unternehmen Weinberg Medical Physics aus. Für eine aktuelle Studie in "Frontiers in Robotics and AI" wurde erstmals untersucht, wie derartig winzige Roboter als Medikamententräger in neuronalem Gewebe einsetzbar sein könnten.

Es hat sich gezeigt, dass die winzigen, durch ein magnetisches Feld kontrollierten weichen Roboter sich entgegen dem Fluss der Flüssigkeit bewegen, Steigungen überwinden und sich über neuronales Gewebe wie das Rückenmark bewegen und Substanzen dabei ganz präzise an bestimmten Stellen positionieren. Die MANiACs-Roboter sollten unter den Bedingungen getestet werden, die sie auch im Körper vorfinden würden. Dazu gehören die wellenförmige und gewundene Architektur des Nervensystems, aber auch die fließende zerebral-spinale Flüssigkeit und Steilhänge.

Die Soft Robots wurden hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Hänge mit zunehmender Steilheit zu überwinden, gestestet. Und auch bei Bewegungen gegen die fließende Flüssigkeit kamen sie zum Einsatz. Zusätzlich wurde an den Gehirnen von Ratten und dem Rückenmark von Mäusen überprüft, wie sich die Roboter entlang des Gewebes bewegen und Farbe an der Oberfläche positionieren können. Die Farbe diente dabei als Ersatz für Medikamente.

Unter der Stimulation durch Magneten überwanden die MANiACs Gefälle von bis zu 45 Grad. Sie bewegten auch stromaufwärts gegen einen Flüssigkeitsstrom, der jenem ähnlich war, den sie auch im Nervensystem vorfinden würden. Es gelang, die mit Farbe versehenen MANiACs auf der Oberfläche von neuronalem Gewebe von Nagetieren mit sehr großer Genauigkeit zu bewegen und die Farbe an bestimmten Stellen anzubringen. Es gelang sogar an mehreren Stellen, eine weitere Dosis Farbe anzubringen. Genau diese Fähigkeit ist laut David Cappelleri von der Purdue University, einem anderen an dem Projekt beteiligten Forscher, von entscheidender Bedeutung. Damit lasse sich eine bei der ersten Behandlung nicht ausreichende Dosis erneut verabreichen.

Erkrankungen des Zentralnervensystems sind nur schwer behandelbar. Laut Lamar Mair von Weinberg Medical Physics können durch die orale oder intravenöse Verabreichung von Medikamenten, zum Beispiel zur Behandlung von Krebs oder neurologischen Krankheiten, Bereiche des Körpers und des Nervensystems betroffen sein, die mit der Krankheit nicht in Zusammenhang stehen. "Eine gezielte Arzneimittel-Abgabe kann zur verbesserten Wirksamkeit und geringeren Nebenwirkungen führen", so David Cappelleri.


Quelle: Weinberg Medical Physics/pressetext

11.08.2021

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