Крошечные магнитные роботы, активируемые светом, способны очищать от бактериальных инфекций глубокие пазухи, после чего их можно вывести из организма высмаркиванием.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Robotics, представило микроботов из оксида иодида висмута, легированного атомами меди, размером меньше зёрнышка соли. Их можно отслеживать и направлять к месту инфекции с помощью рентгеновской визуализации, что обеспечивает точную и минимально инвазивную терапевтическую стратегию лечения синусита.
Синусит — распространённое респираторное заболевание, часто связанное с биопленками, которые образуются бактериями, такими как Streptococcus pyogenes. Это состояние вызывает воспаление слизистой оболочки пазух и приводит к таким симптомам, как заложенность носа, снижение обоняния, лицевая боль и, в некоторых тяжёлых случаях, даже нарушение памяти.
Сложные микробные сообщества, такие как те, что вызывают синусит, часто образуют биоплёнки — структурированные сборки, где микроорганизмы прикрепляются к поверхности и выделяют полимерные вещества. Эти выделения создают трёхмерный каркас, который защищает микробную колонию от внешних угроз, таких как антибиотики и физические нарушения.
Кроме того, воспалительные реакции, вызванные бактериальными инфекциями в глубоких пазухах, могут привести к образованию гноя, который обладает высокой вязкостью и может действовать как биологический барьер, препятствуя доступу традиционных методов лечения к инфицированному участку.
Эти препятствия делают лечение синуситов крайне сложным, поскольку данная область уже труднодоступна из-за узких отверстий. Около 8–13% населения мира страдают от хронического синусита, и инвазивные хирургические процедуры не должны быть единственным способом лечения этой проблемы.
Исследователи предложили минимально инвазивный подход к лечению инфекции с помощью своих новых фотокаталитических микророботов, состоящих из оксида иодида висмута, легированного атомами меди, в полусферической структуре ядра и оболочки диаметром около 3 мкм. Они точно ввели этих микроботов в пазухи кроликов в ходе доклинических испытаний с помощью оптического волокна с магнитным управлением.
Затем введённое скопление микроботов непрерывно облучали видимым светом, что инициировало фототермический эффект, значительно снижающий вязкость гноя. После того как гной стал более жидким, скопление микроботов стало в три раза эффективнее достигать инфицированного участка и лечить его.
Достигнув места инфекции, роботы вырабатывали большое количество активных форм кислорода (АФК), что стало возможным благодаря синергетическому эффекту меди и фотокатализа оксида иодида висмута (BiOI). Эти высокореактивные молекулы АФК не только разрушали биоплёнку, но и убивали бактерии, вызывающие инфекцию.
В модели синусита у кроликов эта стратегия лечения эффективно устраняла инфекцию, не вызывая значительного повреждения тканей или побочных эффектов.
Минимально инвазивный метод, который приносит облегчение миллионам людей с рецидивирующими синуситами, также открывает возможность адаптации этого подхода для лечения других глубоко локализованных инфекций или инфекций, защищённых слизью, таких как инфекции лёгких или пищеварительного тракта.
© 2025 Science X Network