نانوربات جداکننده مواد سمی و باکتری از خون

 یکی از مهم‌ترین فیلترهای بدن، کلیه‌ها هستند که مستعد نقص در فعالیت هستند. بیماری مزمن کلیه 10 درصد از مردم دنیا را تحت تاثیر قرار می‌دهد، میلیون‌ها نفر را کشته است و در عین حال دسترسی به درمان مقرون به صرفه وجود ندارد.بیماری مزمن کلیه یک بیماری است که خون را مسموم می‌کند و یک نقص در این فیلتر است که اجازه می‌دهد تا زباله‌ها در سیستم گردش خون جریان پیدا کنند.سایر بیماری‌های خونی مانند سپتیسمی یا گندخونی، یکی از کشنده‌ترین بیماری‌ها است که بسیاری از مردم در مورد آن چیزی نشنیده‌اند، در حدود 30 میلیون نفر در سراسر جهان را مبتلا کرده است. بین 15 تا 30 درصد از کسانی که به این بیماری دچار می‌شوند، یعنی سالیانه حدود 6 میلیون نفر جان خود را از دست می‌دهند که یک میلیون نفر بیشتر از تلفات سالیانه توتون و تنباکو است.گندخونی نوعی التهاب است که سراسر بدن را فرا می‌گیرد و به دلیل عفونت پیش می‌آید. علایم و نشانه‌های این بیماری شامل تب، افزایش تپش قلب، افزایش ریتم تنفس و سردرگمی می‌باشد. همچنین علایم دیگری نیز وجود دارند که در ارتباط با عفونت‌های خاصی از قبیل سرفه همراه با ذات‌الریه یا ادرار کردن با درد به همراه عفونت کلیه هستند.در افراد کهنسال و خیلی جوان که سیستم ایمنی ضعیفی دارند، ممکن است هیچ نشانه‌ای از عفونت خاص و کاهش دمای بدن وجود نداشته باشد یا دمای بدن به جای دمای بالای بدن در حالت طبیعی باشد.

گندخونی خیلی شدید، نوعی بیماری است که باعث عملکرد ضعیف اندام یا جریان خون ناکافی می‌شود. جریان خون ناکافی ممکن است با فشار خون پایین، لاکتات خون یا کم بودن خروجی ادرار همراه گردد.بیماری‌ها حساس به زمان هستند و ساعت‌ها می‌توانند تفاوت بین زندگی یا مرگ را رقم بزنند. اما تشخیص بیماری و درمان آن با آنتی‌بیوتیک‌ها یا یک دستگاه دیالیز ساعت‌ها طول می‌کشد. کارشناسان می‌گویند که بسیاری از مرگ و میر ناشی از این بیماری‌ها، به دلیل عدم درمان به‌موقع است.بنابراین مهندسان دانشگاه کالیفرنیا سن‌دیگو پیشنهاد می‌کنند از ربات‌های سایز نانو به عنوان یک راه‌حل برای حل این مشکل استفاده شود.تحقیقات آنها مزایای مکانیزم‌های دفاع آلی را با سیستم‌های کنترل از راه دور مدرن ترکیب می‌کند تا یکی از پیشرفته‌ترین دستگاه‌های سم‌زدایی را در عین سادگی ارائه دهد.محققان ادعا می‌کنند پس از درمان خون آلوده با این نانوربات‌ها، نمونه‌های خون پس از یک فرآیند درمانی 5 دقیقه‌ای، 3 برابر باکتری و سموم کمتری از نمونه‌های عادی داشتند.

ربات‌های به اندازه سلول که با امواج فراصوت کنترل می‌شوند، می‌توانند روی وضعیت ده‌ها میلیون نفر تاثیر بگذارند.این نانوربات‌ها در خون شناور می‌شوند و باکتری‌ها و سایر سموم موجود در خون را جمع‌آوری و پاکسازی می‌کنند.طبق گزارش محققان، این نانوربات‌ها می‌توانند یک روز یک راه مطمئن برای سم‌زدایی سایر مایعات بیولوژیکی داخل بدن فراهم کنند.این نانوربات‌ها متشکل از نانوسیم‌های طلا و ترکیبی از پلاکت‌ها و گلبول‌های قرمز هستند. این دو با هم کار می‌کنند تا کار دو سلول مختلف را همزمان انجام دهند.پلاکت‌ها، سلول‌های خونی کوچکی هستند که به لخته شدن خون در محل خونریزی کمک می‌کنند، برای اتصال به پاتوژن‌هایی مانند باکتری‌های MRSA استفاده می‌شوند که یک زنجیره مقاوم به آنتی‌بیوتیک هستند.گلبول‌های قرمز خون نیز برای کمک به جذب و خنثی کردن سموم تولید شده توسط باکتری‌های MRSA مورد استفاده قرار می‌گیرند.

استفاده از امواج فراصوت نیز موجب واکنش طلا می‌شود و به نانوربات‌ها اجازه می‌دهد تا با سرعت نسبتا زیاد و بدون نیاز به سوخت شیمیایی در خون شنا کنند. افزایش تحرک کمک می‌کند تا توانایی آنها در ترکیب با اهداف (باکتری‌ها و سموم) بیشتر شود و به سرعت فرآیند سم‌زدایی کمک می‌کند."جوزف وانگ"، یکی از محققانی که این تکنولوژی را توسعه داده است، گفت: با ترکیب پوشش‌های طبیعی سلولی روی نانوربات‌های مصنوعی، می‌توانیم قابلیت‌های جدیدی را در ربات‌های کوچک مانند حذف پاتوژن‌ها و سموم از بدن به دست آوریم. این یک پلت‌فرم مفهومی برای توسعه برنامه‌های کاربردی درمانی و بیولوژیک است.ادغام علوم زیست‌شناختی آلی و نانورباتیک اجازه می‌دهد محققان از مزایای استفاده از هر کدام از آنها به صورت همزمان بهره‌مند شوند.ایجاد چنین ربات‌هایی با این اندازه یک کار دشوار است. محققان علاوه بر انجام این کار، یک روش برای اتصال پلاکت‌ها و گلبول‌های قرمز کشف کردند.این نانوربات‌ها در اوج سرعت خود می‌توانند تا 35 میکرومتر در ثانیه در خون حرکت کنند. در حال حاضر محققان بر روی توسعه مواد زیستی قابل تجزیه برای استفاده به جای طلا تمرکز کرده‌اند.اگرچه این کار هنوز در اول راه خود است، اما نتایج امیدبخشی را نوید می‌دهد، چرا که قادر به کاهش 3 برابری تعداد باکتری‌ها و سموم در خون تنها در یک آزمایش 5 دقیقه‌ای، پیشرفت بزرگی است.این تحقیق در مجله Science Robotics منتشر شده است.