Microrobot ontwikkeld die kanker in het menselijk lichaam moet bestrijden

Het Duitse Max-Planck instituut voor Intelligente Systemen (MPI-IS) heeft een microrobot ontwikkeld die onderzoek gaat doen naar kankercellen in bloedvaten. De robot lijkt qua omvang, vorm en beweeglijkheid op een wit bloedlichaampje, ofwel leukocyt. Dit moet het volgens de onderzoekers in de toekomst makkelijker maken om heel gericht medicijnen naar die plekken in het lichaam te brengen waar ze het hardst nodig zijn. De studieresultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science Robotics.

De robot is in het laboratorium getest in een kunstmatig bloedvat, waar deze te maken kreeg met ongeveer dezelfde hindernissen als in een echt menselijk lichaam. Net als een leukocyt beweegt de robot zich rollend voort. De onderzoekers noemen het daarom ook wel een "microroller", die zijn energie haalt uit kleine magnetische spoelen.

Rollend langs de wand van een bloedvat
"Onze doelstelling is om de volgende generatie van transportmiddelen te creëren voor minimaal invasieve, doelgerichte medicijnafgifte waarbij we nog verder in het lichaam doordringen", zegt Metin Sitti, directeur van de afdeling fysieke intelligentie bij MPI-IS en medeauteur van de studie.

Witte bloedcellen dienden als inspiratie omdat dit de enige mobiele cellen in de bloedstroom zijn. Op hun patrouille naar plaatsen waar ziekteverwekkers zijn binnengedrongen, rollen de witte bloedcellen langs de binnenwand van de bloedvaten en komen ze eruit als ze bijvoorbeeld bij een wond aankomen. Dat ze kunnen bewegen, is vooral te danken aan de veel lagere stroomsnelheid langs de binnenwanden van de bloedvaten.

8 micrometer
Elke microrobot heeft een diameter van bijna 8 micrometer en bestaat uit kleine glasdeeltjes. De ene kant is bedekt met een dun laagje nikkel en goud, de andere kant is bedekt met kankermedicijnen en speciale moleculen die kankercellen kunnen detecteren.

"Met behulp van magnetische velden kunnen onze microrobots stroomopwaarts door een gesimuleerd bloedvat navigeren, wat een uitdaging is vanwege de sterke bloedstroom en het dichte cellulaire milieu", zegt medeonderzoeker Yunus Alapan. "Geen enkele microrobot is ooit in staat geweest om een dergelijke stroom te weerstaan. Bovendien kunnen onze robots zelfstandig cellen herkennen die voor hen interessant zijn, zoals kankercellen. Ze kunnen dit doen omdat we ze hebben gecoat met antilichamen. Ze kunnen dan de medicijnen vrijgeven tijdens het rijden."

In het laboratorium kan de microrobot volgens hem een snelheid bereiken tot 600 micrometer per seconde. Dat is ongeveer 76 lichaamslengtes per seconde, waardoor het de snelste magnetische microrobot van dit formaat is.

Zwermen van nanorobots
Dat klinkt allemaal fantastisch, maar volgens Max-Planck mag er ook nog niet te vroeg worden gejuicht. Ten eerste is een echt lichaam iets anders dan een nagebouwde bloedsomloop in het laboratorium. Daarnaast kan de robot maar een beperkte hoeveelheid medicijn met zich meenemen. In de toekomst is het daarom de bedoeling dat de microrobots in zwermen eropuit trekken om hun vracht op de juiste plek af te leveren.