Piccoli robot bioibridi su scala micrometrica possono nuotare attraverso il corpo e fornire farmaci ai tumori o svolgere altre funzioni di trasporto di merci. Le tendenze naturali di rilevamento ambientale dei batteri significano che possono navigare verso determinate sostanze chimiche o essere controllati a distanza utilizzando segnali magnetici o sonori.

Per avere successo, questi minuscoli robot biologici devono essere costituiti da materiali che possono passare attraverso la risposta immunitaria del corpo. Devono anche essere in grado di nuotare rapidamente attraverso ambienti viscosi e penetrare nelle cellule dei tessuti per trasportare il carico.

In un articolo pubblicato questa settimana in APL Bioingegneria , da AIP Publishing, i ricercatori hanno fabbricato micronuotatori batterici bioibridi combinando un geneticamente modificato E. coli sottoceppo MG1655 e nanoeritrosomi, piccole strutture costituite da globuli rossi.

I nanoeritrosomi sono nanovescicole derivate dai globuli rossi svuotando le cellule, mantenendo le membrane e filtrandole fino a dimensioni nanometriche. Questi minuscoli vettori di globuli rossi si attaccano alla membrana batterica utilizzando il potente legame biologico non covalente tra biotina e streptavidina. Questo processo preserva due importanti proteine ​​della membrana dei globuli rossi:TER119 necessario per attaccare i nanoeritrosomi, e CD47 per prevenire l'assorbimento dei macrofagi.

Il E. coli MG 1655 funge da bioattuatore eseguendo il lavoro meccanico di propulsione attraverso il corpo come motore molecolare utilizzando la rotazione flagellare. Le capacità di nuoto dei batteri sono state valutate utilizzando un algoritmo di tracciamento degli oggetti 2-D personalizzato e 20 video presi come dati grezzi per documentare le loro prestazioni.

I micronuotatori bioibridi con batteri che trasportano nanoeritrosomi di globuli rossi si sono esibiti a una velocità del 40% più veloce rispetto ad altri micronuotatori bioibridi basati su microparticelle alimentati da E. coli, e il lavoro ha dimostrato una risposta immunitaria ridotta a causa delle dimensioni su scala nanometrica dei nanoeritrosomi e degli adeguamenti alla densità di copertura dei nanoeritrosomi sulla membrana batterica.

Questi nuotatori bioibridi potrebbero somministrare farmaci più velocemente, a causa della loro velocità di nuoto, e incontrare una minore risposta immunitaria, a causa della loro composizione. I ricercatori hanno in programma di continuare il loro lavoro per ottimizzare ulteriormente la clearance immunitaria dei microrobot e indagare su come potrebbero penetrare nelle cellule e rilasciare il loro carico nel microambiente tumorale.

"Questo lavoro è un importante trampolino di lancio nel nostro obiettivo generale di sviluppare e implementare microrobot bioibridi per la consegna di carichi terapeutici, " ha detto l'autore Metin Sitti. "Se si riduce la dimensione dei globuli rossi su scala nanometrica e si funzionalizza il corpo dei batteri, potresti ottenere ulteriori proprietà superiori che saranno cruciali nella traduzione della microrobotica medica nelle cliniche."