磁力で制御されたマイクロロボットで体内に直接薬を届ける

磁力で制御されたマイクロロボットで、体内に直接薬を届ける テクノロジー

斜面を登ったり、流体の流れに逆らったり、障害物を乗り越えたりすることができる小さなロボットは、将来、人体の特定の部位に薬を届けることができるかもしれません。

メリーランド州のワインバーグ医学物理学研究所を中心とする科学者チームは、外部の磁場によって制御され、正確な位置に薬を届けることができる「MANIAC」と呼ばれるマイクロロボットを設計しました。

マイクロロボットとは

マイクロロボットは、医療分野で様々な応用が検討されています。特に、遠隔操作が可能な磁気作動マイクロロボットは、治療薬や生物学的製剤のターゲット(病根)への送薬に大きな可能性を秘めています。これまでのマイクロロボットの研究は、水環境や硬い表面での運動に特化したものが多かったのですが、人間の体は緻密な生体組織でできているため、生体組織の上を移動できる新しいマイクロロボットの開発が求められています。この技術の開発は、送薬、神経刺激、画像診断などに役立つと考えられています。

今回の研究

Frontiers in Robotics and Ai誌に掲載された研究結果によると、MANIAC(アルギン酸カプセル内の磁気的に配列されたナノロッド)は、経口薬や静脈注射では届きにくい人体の内部で、薬物送達手段として機能する可能性があります。

本研究は、マイクロロボットが中枢神経系(CNS)1神経系のうちで形態的にも機能的にも中心となる部分で,脊椎動物では脳と脊髄からなる。でどのように機能するかを検証した初めての研究です。

MANiACsの技術は、1966年に公開されたSF映画「ファンタスティック・ヴォヤージュ」の設定を彷彿とさせます。この映画では、科学者グループが潜水艦と自分たちを縮めて患者の脳内を旅する。彼らはレーザー銃で血栓と戦い、男性の命を救おうとします。

この研究はまだ初期段階にありますが、もし成功すれば、ターゲットを絞った薬物送達は、中枢神経系の病気の治療方法を永遠に変えるでしょう。

この研究の産業界のパートナーであるラマー・マイアー氏は、「例えば、がんや神経疾患をターゲットにして薬剤を経口または静脈内に送達すると、病気とは関係のない体や神経系の領域に影響を与える可能性があります。ターゲットを絞った薬物送達は、有効性の向上と、オフターゲットの投与量が減ることによる副作用の軽減につながる可能性があります。」と言います。

研究者たちは、すでにさまざまなタイプのマイクロロボットを製作しているが、最大の課題は、ロボットが体内の組織の中に入った後、その方向を制御することです。

小さなロボットを制御するには、安全性が高く、組織に影響されない磁場が最適な選択肢となります。

この技術はまだ人間に使われることはありませんが、研究者たちは、人間の体内で遭遇する複雑な条件や構造に基づいたシミュレーションでMANIACをテストしました。

ラットやマウスに薬の代わりとなる色素を投与するために作られたMANIACは、研究者がロボットの方向をコントロールしながら、45度の急な坂道を登ることができました。

 

Entrega de medicamentos dirigida con pequeños robots (MANiACs) | Fantasymundo

また、一度投与した色素を再度投与することもできました。

この研究のもう一人の研究者であるデビッド・カッペレリ教授は、「最初の治療で十分な量を得られなかった領域に戻って再投与することができるというのは、非常に重要なことです」と述べています。

MANiACはまだ予備的な試験段階ですが、中枢神経系の病気をより良く、より効果的に治療することができると期待されています。

副作用や有効性の向上、薬物の再送達を考えるとマイクロロボットの方向を制御しターゲットを絞って薬物を送達する必要があります。
MANiACはアルギン酸カプセル内の磁気的に配列されたマイクロロボットで経口薬や静脈注射では届きにくい人体の内部での、薬物送達手段として作られました。

Source:DailyMail, DOI:10.3389/frobt.2021.702566

 

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