Лейкоциты превратили в микроботы, управляемые лазером

Микроботов предполагается использовать в медицине, например, для таргетной доставки лекарств или уничтожения патогенов. Однако большая часть устройств, которые сейчас разрабатываются в лабораториях, сделаны из синтетических материалов и вызывают иммунную реакцию. Ученые из Китая попытались обойти эту проблему: они не стали строить синтетических микроботов, а нашли способ in vivo контролировать нейтрофилы, уже знакомые организму. Нейтрофилы — наиболее многочисленная группа лимфоцитов, они могут проникать через стенки сосудов, поглощать чужеродные включения и поврежденные клетки.

Ранее исследователи уже превращали нейтрофилы в «нейтроботов»: направляли и перемещали их в лабораторных чашках с помощью сильно сфокусированных лазерных лучей (оптического пинцета). В новом исследовании команда попробовала управлять световыми нейтроботами в хвостах живых рыбок данио. Исследователи меняли положение нейтрофила с высокой точностью, вызывали их направленное движение, вращение и динамическую деформацию. Управляемые светом микроботы двигались со скоростью 1,3 мкм/с — в три раза быстрее, чем обычный нейтрофил.

Путем циклического растяжения нейтрофила двумя лазерными лучами авторы смогли индуцировать образование псевдоподии (ложноножки) в заданном направлении, тем самым переключая нейтрофил в состояние активации. Оптическая сила может способствовать миграции активированных нейтрофилов через биологические барьеры, например, через стенку сосуда. Нейтрофил при этом сохраняет свои биологические функции и может быть модифицирован для доставки лекарств.

В сосудах хвоста рыбки данио ученые направляли активированных нейтроботов как по кровотоку, так и против него. Также они переместили нейтроботов через стенку кровеносного сосуда в окружающие ткани и заставили их связать и транспортировать пластиковую наночастицу. А когда нейтробот столкнулся с остатками лопнувших эритроцитов, он поглотил их.

С помощью лазеров можно одновременно манипулировать несколькими нейтрофилами и упорядочивать их. Так, например, авторы расположили три нейтрофила в вершинах прямоугольного треугольника, а затем скорректировали его до равнобедренного треугольника. Кроме того, ученым удалось смодулировать межклеточную связь между двумя нейтрофилами.

Авторы считают, что нейтроботы под лазерным управлением однажды можно будет использовать для решения сложных медицинских задач.

О миниатюрных крабах с лазерным управлением в нашем майском обзоре.