Inspirado por glóbulos brancos rolando nas paredes endovasculares antes de transmigrar para o local da doença, cientistas da ETH Zurich conseguiram fazer com que as partículas se movessem ao longo das paredes do microscópio, vasos tridimensionais. Este método pode ser usado em terapêuticas direcionadas ao câncer.

Quando os glóbulos brancos são convocados para combater as bactérias invasivas, eles se movem ao longo dos vasos sanguíneos de uma maneira específica, ou seja, como uma bola impulsionada pelo vento, eles rolam ao longo da parede vascular para alcançar seu ponto de implantação. Uma vez que os glóbulos brancos podem se ancorar à vasculatura, eles são capazes de se mover contra a direção do fluxo sanguíneo.

Esse tipo de comportamento dos glóbulos brancos serviu de inspiração para o pós-doutorado, Daniel Ahmed, que estava trabalhando no grupo de pesquisa do professor Bradley Nelson na ETH Zurich. No laboratório, Ahmed e hi colegas desenvolveram um novo sistema que permite que agregados compostos de partículas magnetizadas rolarem ao longo de um canal em um campo acústico e magnético combinado. Além disso, pesquisadores do grupo de Jürg Dual desenvolveram estudos numéricos e teóricos do projeto. Seu trabalho foi publicado recentemente na revista, Nature Communications .

A estratégia do mecanismo de transporte dos dispositivos é simples e engenhosa, ou seja, os cientistas colocaram disponíveis comercialmente, partículas magnéticas biocompatíveis em uma vasculatura artificial. Quando um campo magnético giratório é aplicado, essas partículas se montam em agregados e começam a girar em torno de seus próprios eixos. Quando os pesquisadores aplicam o ultrassom em uma frequência e pressão específicas, os agregados migram em direção à parede e começam a rolar ao longo dos limites. O movimento de rolamento é iniciado uma vez que as micropartículas atingem um tamanho mínimo de seis micrômetros, que tem 1/10 do diâmetro de um cabelo humano. Quando os pesquisadores desligam o campo magnético, os agregados se desassociam em suas partes constituintes e se dispersam na corrente de fluido.

Viável em tecido vivo

A data, Ahmed testou este sistema apenas em canais artificiais. Contudo, ele acredita que o método é viável para uso em organismos vivos. Ele afirmou, "O objetivo final é usar este tipo de mecanismo de transporte para entregar drogas em locais de difícil acesso dentro do corpo e integrá-lo com modalidades de imagem, Ele está pensando em tumores que só podem ser alcançados por meio de capilares estreitos, mas podem ser mortos usando micro-terapêutica de rolamento e suas substâncias ativas.

A imagem in vivo é um desafio importante no campo da micro e nanorrobótica. A técnica de ultrassom e imagem magnética está bem estabelecida na prática clínica. Atualmente, existem várias técnicas de imagem in vivo, por exemplo., imagem por ressonância magnética (MRI) e imagem por partícula magnética (MPI). Ambos podem ser usados ​​para rastrear os agregados das partículas superparamagnéticas usadas no estudo. O MPI que usa aprovado clinicamente, Os agentes de contraste de IRM à base de óxido de ferro são capazes de 3-D, imagens de alta resolução em tempo real. Os pesquisadores esperam funcionalizar os nanofármacos com as partículas de óxido de ferro para permitir o mapeamento da vasculatura e o transporte simultâneo dos nanofármacos.

Melhorar a resolução da imagem de ultrassom

O mecanismo desenvolvido via ultrassom é outra aplicação potencial. Por exemplo, partículas superparamagnéticas e drogas quimioterápicas podem ser incorporadas nas microbolhas com invólucro polimérico. As bolhas são usadas como um meio de contraste que pode ser distribuído por meio de um movimento circular em áreas do corpo de difícil acesso. Isso pode melhorar a resolução da imagem de ultrassom.

"Neste estudo, demonstramos a propulsão usando microagregados de automontagem, mas isso é só o começo, "Daniel Ahmed comentou. O próximo passo será examinar como os microrollers magnéticos se comportam sob condições de fluxo com partículas auxiliares, como glóbulos vermelhos e brancos, e se é possível persuadir as partículas magnéticas a se moverem contra o fluxo também. Ele também quer testar seu sistema in vivo em modelos animais.