Krebs: Formverändernde Mikroroboter liefern Medikamente direkt an Krebszellen

Durchbruch bei der Behandlung von Krebs erzielt?

Die Nebenwirkungen einer Chemotherapie zur Behandlung von Krebs können schwerwiegende verheerende Folgen im Körper der betroffenen Person auslösen. Eine direkte Verabreichung von Medikamenten an Krebszellen durch neu entwickelte winzige Mikroroboter, die ihre Form verändern können, könnte die übliche Nebenwirkungen der Chemotherapie jedoch vermeiden und die Behandlung erheblich verbessern.

In einer aktuellen Untersuchung unter Beteiligung von Fachleuten der Chinese University of Hong Kong (CUHK) wurden spezielle Mikroroboter getestet, welche mit der Hilfe von Magneten zu Krebszellen gelenkt werden können, um dort ihre Chemotherapieladung abzugeben. Die Studienergebnisse können in dem englischsprachigen Fachjournal „ACS Nano“ nachgelesen werden.

Nebenwirkungen der Chemotherapie reduzieren

Mit einer Chemotherapie lassen sich zwar viele Krebsarten erfolgreich behandeln, dabei entstehen allerdings starke Nebenwirkungen für den Körper. Eine direkte Verabreichung der Arzneimittel an die Krebszellen könnte hier dazu beitragen, diese unangenehmen Symptome zu reduzieren, erläutern die Forschenden.

Diese direkte Lieferung der Arzneimittel an die Krebszellen kann durch den Einsatz von Mikrorobotern erreicht werden, welche ihre Form ändern können und mit der Hilfe von Magneten zu Krebszellen gelenkt werden, um sich dort durch eine pH-Änderung zu öffnen, so dass sie ihre Chemotherapieladung abgeben, so das Team.

Probleme beim Einsatz von Mikrorobotern

Es wurden in der Vergangenheit bereits Roboter im Mikromaßstab (kleiner als 100 µm) hergestellt, diese hatten allerdings das Problem, dass sie ihre Form nicht ändern konnten, um komplexe Aufgaben wie die Freisetzung von Medikamenten zu erfüllen, erklären die Forschenden in einer Pressemitteilung der American Chemical Society (ACS).

Es wurden mittlerweile aber auch schon sogenannte 4D-gedruckte Objekte hergestellt (3D-gedruckte Geräte, welche ihre Form als Reaktion auf bestimmte Reize verändern), welche in der Regel aber lediglich einfache Aktionen ausführen konnten. Ein zusätzlicher Nachteil war, dass sie nicht ferngesteuert werden konnten, fügen die Fachleute hinzu.

Roboter veränderten bei niedrigerem pH-Wert die Form

In der neuen Studie versuchte das Team Form verändernde Mikroroboter zu entwickeln, welche mit der Hilfe von Magneten zu bestimmten Stellen geführt werden können, um dort die nötigen Behandlungen durchzuführen. Da Tumore in sauren Mikroumgebungen vorkommen, beschlossen die Forschenden, die Mikroroboter als Reaktion auf einen niedrigeren pH-Wert ihre Form verändern zu lassen.

Roboter konnten durch Magnete gelenkt werden

Das Team druckte unter Verwendung eines pH-reaktiven Hydrogels verschiedene 4D-Mikroroboter in Form einer Krabbe, eines Schmetterlings oder eines Fisches. Es gelang, durch eine Anpassung der Druckdichte in bestimmten Bereichen der Form eine pH-abhängige Formveränderung zu kodieren. Danach wurden diese Form verändernden Roboter magnetisch gemacht, indem man sie in eine Suspension aus Eisenoxid-Nanopartikeln legte, erklären die Fachleute.

Die Mikroroboter hatten verschiedene Fähigkeiten, beispielsweise konnte der fischförmige Mikroroboter seinen verstellbaren Mund schließen und öffnen. Das Team zeigte in der aktuellen Untersuchung, dass es tatsächlich in der Lage war, den Fisch durch simulierte Blutgefäße zu steuern, damit der Roboter Krebszellen in einem bestimmten Bereich einer Petrischale erreichte. Dann senkten die Forschenden den pH-Wert der umgebenden Lösung, wodurch der Fischroboter seinen Mund öffnete und ein Chemotherapeutikum freisetzte, welches Zellen in der Nähe abtötete.

Die Studie liefere zwar vielversprechende Belege für die Wirkung des Konzepts, trotzdem sei es nötig, dass die Mikroroboter noch kleiner gemacht werden, damit sie durch echte Blutgefäße navigiert werden können. Zusätzlich müsse auch eine geeignete Methode der Bildgebung identifiziert werden, um die Bewegungen der Mikroroboter im Körper verfolgen zu können, fügt das Team hinzu. (as)