Einer der wichtigsten Filter im Körper, die Nieren, sind anfällig für Versagen. Chronische Nierenerkrankungen betreffen 10% der Bevölkerung Tötung von Millionen, die keinen Zugang zu einer erschwinglichen Behandlung haben. Es ist eine Krankheit, die das Blut vergiftet, ein Fehler in einem Filter, der es ermöglicht, dass sich Abfall im Kreislaufsystem ansammelt.
Andere Blutkrankheiten wie Sepsis, eine der tödlichsten Krankheiten, von denen viele noch nichts gehört haben, treten schätzungsweise auf 30 Millionen Menschen weltweit pro Jahr. Zwischen 15 - 30 Prozent der Fälle sind tödlich was zu 6 Millionen Todesfälle pro Jahr - eine Million mehr Opfer pro Jahr als Tabak.
Die Krankheiten sind zeitkritisch - Stunden können den Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen. Die Diagnose der Krankheit und die Behandlung mit Antibiotika oder einem Dialysegerät dauert jedoch Stunden. Experten sagen, dass viele der Todesfälle aufgrund von a ein unnötiges Ergebnis sindMangel an angemessener Behandlung.
Reinigen des Blutes mit ultraschallbetriebenen Nanorobotern
Das Problem ist beunruhigend. Ingenieure der University of California in San Diego schlagen jedoch vor, Roboter in Nanogröße als Lösung für das Problem zu verwenden.
Ihre Forschung, veröffentlicht am 30. Mai in Wissenschaftsrobotik kombiniert die Vorteile organischer Abwehrmechanismen mit modernen Fernsteuerungssystemen, um eines der fortschrittlichsten und dennoch einfachsten Entgiftungsgeräte anzubieten.
Die Forscher behaupten, nach der Behandlung von kontaminiertem Blut mit den Nanorobotern hätten die Blutproben dreimal weniger Bakterien und Toxine als unbehandelte Probe nach kurzer Zeit 5 Minuten Prozess.
Ultraschallbetriebene Roboter in Zellgröße - die Antwort auf einen weit verbreiteten Zustand, von dem jährlich mehrere zehn Millionen Menschen betroffen sind. Die Nanoroboter schwimmen durch Blut und sammeln und beseitigen Bakterien und andere Toxine, während sie sich bewegen. Laut UC San Diego ist der Beweis-Of-Concept-Nanoroboter könnten eines Tages eine sichere Möglichkeit bieten, andere biologische Flüssigkeiten im Körper zu entfernen und zu dekontaminieren.
Die Nanoroboter sind die Kombination von Goldnanodrähten und einer Hybridkombination aus Blutplättchen und roten Blutkörperchen. Das Duo arbeitet zusammen, um die Aufgabe von zwei verschiedenen Zellen gleichzeitig zu erfüllen. Blutplättchen, winzige Blutkörperchen, die die Blutgerinnung unterstützen, werden verwendetzur Bindung von Krankheitserregern wie MRSA-Bakterien - einem antibiotikaresistenten Bakterienstamm Staphylococcus aureus. Die anderen Zellen, die roten Blutkörperchen, werden ebenfalls verwendet, um die von MRSA-Bakterien produzierten Toxine zu absorbieren und zu neutralisieren.
Die Wellen des Ultraschalls bewirken auch, dass das Gold reagiert, sodass die Nanobots relativ schnell schwimmen können, ohne dass ein chemischer Kraftstoff benötigt wird. Eine Erhöhung der Mobilität hilft den Nanobots, sich mit Zielen Bakterien und Toxinen zu vermischen.um den Entgiftungsprozess zu beschleunigen.
„Durch die Integration natürlicher Zellbeschichtungen in synthetische Nanomaschinen können wir winzigen Robotern neue Funktionen verleihen, z. B. die Entfernung von Krankheitserregern und Toxinen aus dem Körper und anderen Matrizen“, sagte Joseph Wang, einer der Forscher, die die Technologie entwickelt haben.Dies ist eine Proof-of-Concept-Plattform für verschiedene therapeutische und Biodetoxifizierungsanwendungen. “
Durch die Integration von organischer Biowissenschaft und Nanorobotik können die Forscher die Vorteile der einzelnen Geräte nutzen.
„Die Idee ist, multifunktionale Nanoroboter zu entwickeln, die so viele verschiedene Aufgaben gleichzeitig ausführen können“, fügt Berta Esteban-Fernández de Ávila hinzu, Co-Erstautorin und Postdoktorandin in Wangs Forschungsgruppe an der UC San DiegoMembranen roter Blutkörperchen in jeder Nanoroboterbeschichtung sind synergistisch - Blutplättchen zielen auf Bakterien ab, während rote Blutkörperchen auf die Toxine abzielen und diese neutralisieren, die diese Bakterien produzieren. “
UC San Diego behauptet auch, dass die Biobeschichtung die Nanoroboter vor Biofouling schützt - ein Prozess, bei dem sich Proteine auf der Oberfläche invasiver Fremdkörper ansammeln und deren normaler Betrieb verhindern.
Wie die Nanobots entstanden sind
Die Herstellung eines Nanobots 1/25 der Größe eines Menschen ist eine schwierige Aufgabe. Trotz der Herausforderung entdeckten Forscher hinter den Blutreinigungs-Nanorobotern eine Methode zur Bindung von Blutplättchen und roten Blutkörperchen. Die beiden Zellen werden zunächst in ihre Einzelteile getrennt.Anschließend werden hochfrequente Schallwellen verwendet, um die Membranen miteinander zu verschmelzen. Nach dem Binden beschichteten die Forscher die hybridisierten Membranen mit Goldnanodrähten.
Bei Höchstgeschwindigkeit können sich die Nanobots im Blut bis zu 35 Mikrometer pro Sekunde bewegen. Derzeit konzentrieren sich die Forscher auf die Entwicklung biologisch abbaubarer Materialien, die anstelle von Gold verwendet werden sollen.
Obwohl die Arbeit noch in den Kinderschuhen steckt, sind die Ergebnisse bereits vielversprechend. Die Möglichkeit, die Bakterienzahl und die Toxine im Blut in einem fünfminütigen Test um das Dreifache zu senken, ist ein massiver Fortschritt, bei dem höchstwahrscheinlich Live-Versuche durchgeführt werdenin naher Zukunft.
Via : UC San Diego