Nanoroboter als Transportmittel für Medikamente

Die Idee, Medikamente ganz gezielt an einen bestimmten Ort im Körper zu transportieren, treibt Forscher schon lange um. Die Rede ist hier aber nicht von „targeted therapies“. Heute geht es um winzig kleine Nanoroboter, die man ganz gezielt durch den Körper navigieren kann. Diese können künftig Menschen mit schwerwiegenden Infektionen helfen, Medikamente gezielt an schwer zu erreichende Körperstellen zu transportieren.

Forscher am Max Planck Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart haben Nanoroboter in Form 500 nm breiter Propeller entwickelt, die erstmals in der Lage sind, dichtes Gewebe zu durchschwimmen.

Um überhaupt mal eine Vorstellung davon zu bekommen, wie winzig klein diese Roboter sind, kommen hier mal ein paar Beispiele zum Vergleich:

  • Mensch: etwa 2 Milliarden nm
  • 5 Zentimeter: 50 000 000 nm
  • Haar: etwa 10 000 nm
  • Zelle: mehrere 1000 nm
  • Kleine Viren: etwa 100 nm
  • Hämoglobin: etwa 5 nm

Wie funktionieren diese Nanoroboter?

Die Nanoroboter sind antihaftbeschichtet, damit sie sich gut durch dichtes Gewebe bewegen können. Ihre Propellerform ermöglicht ihnen eine schraubenartige Fortbewegung.

Die Steuerung erfolgt magnetisch. Dafür haben die Wissenschaftler den Nanopropellern Eisenpartikel eingebaut. So kann man die kleinen „Transportfahrzeuge“ von außen mit Hilfe von umliegenden Magnetfeldern zum gewünschten Ziel bugsieren.

Illustration - So kommen die Nanoroboter zum Ziel
© Max Planck Institut für Intelligente Sytsteme

Sind die Nanoroboter schon im Einsatz?

Bisher wurden die Nanopropeller nur an einem sezierten Schweineauge in der Tübinger Augenklinik getestet. Mit einer kleinen Nadel injizierten die Forscher Zehntausende der schraubenförmigen Roboter in den Glaskörper des Auges. Mit Hilfe umliegender Magnetspulen, die die Nanopropeller drehen und damit nach vorne projizieren, schwammen diese dann in einem Schwarm zielgerichtet zur Netzhaut. Die Fortbewegung der Propeller beobachteten die Forscher mit Hilfe der optischen Kohärenztomographie, einer klinisch zugelassenen Bildgebungstechnik, die in der Diagnostik von Augenerkrankungen weit verbreitet ist.

Als nächstes ist geplant, dass die Minitransporter mit Medikamenten beladen werden können. Die Forscher sind sich sicher, dass das schon in nicht allzu weiter in der Zukunft möglich sein wird.

Mein Fazit

Die Nanoroboter könnten in Zukunft als minimal-invasive Behandlung Menschen helfen, bei denen der Problembereich nur schwer zugänglich bzw. von dichtem Gewebe umgeben ist. Beispielsweise schwere Weichteilinfektionen in tiefer gelegenen Strukturen des Körpers müssen bislang nämlich oft invasiv behandelt werden. Derartige Eingriffe belasten die Patienten, die meist eh schon in einem schlechten Gesundheitszustand sind, erheblich. Daher wären diesen Mini-Medikamenten-Vehikel ein großer Schrittnach vorn in der medizinischen Versorgung schwerkranker Menschen.

Das MPI ist übrigens schon seit längerer Zeit am Thema Miniroboter dran. Daher interessiert dich vielleicht auch dieser Beitrag von Elke.

Der Beitrag Nanoroboter als Transportmittel für Medikamente erschien zuerst auf Healthcare-Heidi.

Miniroboter platziert gezielt Medikamente

Ein Miniroboter zum Schlucken, der gezielt Medikamente im menschlichen Körper platziert? Als ich diese Nachricht des Stuttgarter Max-Planck-Instituts gelesen habe dachte ich „Okay, das Teil erinnert mich irgendwie an ein Blutegel, aber spannend ist das“. Und wollte es genauer wissen.

Der Miniroboter  & seine Eigenschaften

Gerade mal 4mm groß, kabellos und extrem beweglich. Der magnetisch gesteuerte Miniroboter kann schwimmen, springen, rollen, laufen, im Kreis gehen und sich über Spalten hinwegbewegen. Seinen Fortbewegungsmodus kann er einfach ändern. Außerdem hebt er Lasten auf, transportiert sie und legt sie an anderer Stelle wieder ab. Und bringt so die Medikamente im menschlichen Körper genau da hin, wo sie gebraucht werden.

Max Planck Institute for Intelligent Systems

Weil er so klein ist, nennen ihn die Forscher des Max-Planck-Instituts übrigens auch Milliroboter oder – fast schon liebevoll – Millibot.

Die Optik

Im Ruhezustand ist der Roboter flach wie ein rechteckiges Blatt Papier. Das Material, aus dem er hergestellt wird, ist leicht und elastisch.

Gesteuert wird er  von außen über ein Magnetfeld. Denn in der Materialschicht sind magnetische Partikel eingebettet. Auf diese Weise kann von außen die Form verändert und der Roboter bewegt werden. So umgeht er dann Hindernisse, krabbelt durch dünne Röhren oder schwimmt durch Flüssigkeiten.

Inspiration holten sich die Forscher übrigens tatsächlich aus der Natur: Käferlarven und Raupen standen Modell. Mein erster Gedanke war also nicht ganz so abwegig.

Ausblick

Im ersten Schritt wird der  Miniroboter für Untersuchungen des Magens optimiert. Getestet wurde er bereits an künstlichen Mägen aus Silikon und echten Schweinemägen. Als nächstes soll er am Menschen getestet werden. Das Ziel ist, geringe Mengen an Medikamenten gezielt dosieren zu können – zum Beispiel bei Entzündungen im Magen und Darm oder bei einzelnen Tumoren. Damit müssten die Medikamente nicht erst durch den Verdauungstrakt, bevor sie dort wirken können, wo sie wirken sollen.

Mein Fazit

Die Miniroboter können helfen, sehr viel gezielter kleine Wirkstoffmengen direkt an Ort und Stelle frei zusetzen. Denkbar ist auch, dass sie im Körper verweilen, um eine Entzündung oder einen Tumor über längere Zeit zu behandeln. Das wäre ein echter Vorteil für chronisch oder schwer kranke Patienten und würde deren mentale Belastung sicher reduzieren.

Im Januar hatte ich übrigens bereits über die Schluckbare Pillenbox berichtet. Ein in gewisser Weise ähnlicher Therapieansatz für Menschen mit Multimedikation in Dauertherapie.


Max Planck Institute for Intelligent Systems

Fachartikel Nature International Journal of Science

Der Beitrag Miniroboter platziert gezielt Medikamente erschien zuerst auf Healthcare-Heidi.