Эксперимент является первым, показывающим, что эти микродвигатели могут безопасно работать на живом животном, — сказали профессора Джозеф Ван и Лянфанг Чжан из отдела наноинжиниринга инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс.
Ван, Чжан и другие экспериментировали с различными конструкциями и топливными системами для микромоторов, которые могут перемещаться в воде, крови и других биологических жидкостях в лаборатории. «Но это первый пример загрузки и высвобождения груза in vivo», — сказал Ван. «Мы думали, что это логическое продолжение проделанной работы, чтобы увидеть, могут ли эти моторы плавать в желудочной кислоте."
Желудочная кислота вступает в реакцию с цинковым корпусом двигателей, образуя поток микропузырьков водорода, которые продвигают двигатели вперед. В своем исследовании, опубликованном в журнале ACS Nano, исследователи сообщают, что двигатели прочно закрепились в слизистой оболочке желудка мышей.
Поскольку цинковые моторы растворяются кислотой, они исчезают в течение нескольких дней, не оставляя токсичных химических следов.
Когда они загрузили моторы тестовой «полезной нагрузкой» из золотых наночастиц, Ван, Чжан и их коллеги обнаружили, что больше этих частиц достигло слизистой оболочки желудка, когда они переносились моторами, по сравнению с тем, когда частицы были проглочены. Двигатели выдавали 168 нанограммов золота на грамм ткани желудка по сравнению с 53 нанограммами.6 нанограмм на грамм, полученный традиционным пероральным путем.
«Эта первоначальная работа подтверждает, что этот мотор может работать у настоящего животного и безопасен в использовании», — сказал Чжан.
В эксперименте мыши глотали крошечные капли раствора, содержащего сотни микромоторов. Двигатели активируются, как только они попадают в желудочную кислоту, и движутся к слизистой оболочке желудка со скоростью 60 микрометров в секунду. Они могут двигаться таким образом до 10 минут.
Этот пропульсивный взрыв улучшил способность конических двигателей проникать в слизистый слой, покрывающий стенку желудка, и застревать в нем, объяснил Чжан. «Это двигатель, который может врезаться в этот вязкий слой и оставаться там, что является преимуществом перед более пассивными системами доставки», — сказал он.
Исследователи обнаружили, что в слизистую оболочку желудка попало почти в четыре раза больше микромоторов, содержащих цинк, по сравнению с микромоторами на основе платины, которые не вступают в реакцию с желудочной кислотой и не могут работать от нее.
Ван сказал, что, возможно, удастся добавить к двигателям возможности навигации и другие функции, чтобы повысить их потенциал наведения. Он отметил, что теперь, когда его команда продемонстрировала, что двигатели работают у живых животных, подобные наномашины вскоре могут найти множество применений, включая доставку лекарств, диагностику, нанохирургию и биопсию труднодоступных опухолей.