Magnetisch betriebene Nanorobots verbessern die Arzneimittelaufnahme bei Tumoren

Spiky Nanorobots, die von Magneten angetrieben werden, wurden entwickelt, um Medikamente zu tragen und Tumorzellmembranen zu durchbohren, eine wichtige Barriere für eine wirksame Krebsbehandlung. Durch die Steigerung des Arzneimitteleintritts führen diese „mikroskopischen Skalpelle“ eine verbesserte Chemotherapie zu Labor- und Tierstudien, die das Tumorwachstum unterdrücken und das Überleben erweitern. Der Ansatz befasst sich mit der Drogenresistenz und könnte neue Möglichkeiten für sicherere, präzisere Therapien eröffnen und einen Schritt nach vorne bei der Überwindung einer der schwierigsten Verteidigungen von Krebs markieren.

Das Schutz der Drogen nach dem Schutzschild einer Krebszelle ist eine der schwierigsten Herausforderungen in der Onkologie. Tumorzellen verteidigen sich, indem sie starre Membranen bilden, die die Eingabe der Medizin blockieren. Selbst wenn Medikamente eindringen, verwenden viele Krebszellen „Effluxpumpen“, um sie wieder herauszudrücken, was zu einer Arzneimittelresistenz führt. Diese Abwehrkräfte machen Chemotherapie häufig weniger effektiv, insbesondere bei aggressiven oder späten Krebserkrankungen.

Um dieses Problem anzugehen, hat ein Expertenteam eine neue Strategie eingeführt, an der stachelige Nanorobots von Magneten beteiligt sind. Diese winzigen Maschinen funktionieren wie „mikroskopische Skalpelle“, die es ihnen ermöglichen, Tumorabwehr zu durchdringen und die Wirksamkeit von Chemotherapie -Medikamenten zu verbessern. Die Studie, die online veröffentlicht wurde 13. August 2025in Band 8, Ausgabe 0768 des Journals Forschungwurde von Dr. Zhilu Yang vom zehnten Krankenhaus der Southern Medical University, Dr. Xing Ma vom Harbin Institute of Technology (Shenzhen) und Dr. Ning Liu von der Tongji University, China, geleitet. Die Ergebnisse zeigen, wie diese Nanorobots die Ertrags- und Behandlungsergebnisse der Arzneimittel verbessern. In Labor- und Tierversuche erhöhten die Nanorobots die Arzneimitteldurchdringung in Tumorzellen, unterdrückten das Tumorwachstum und sogar die Überlebensraten.

Diese Nanorobots fungieren im Wesentlichen als mechanische Agitatoren. Durch das Drehen unter einem Magnetfeld stören ihre scharfen Spikes die Zellmembran und erzeugen winzige Öffnungen, die es effizienter in die Arzneimittel innen rutschen lassen. „

Dr. Ning Liu, Universität Tongji

Die Arzneimittelabgabe stößt auf zwei Hauptherausforderungen: die Zellmembran und die medikamentenresistente Tumorzellen, die Medikamente ausgeben. Während Nanokrainer wie Liposomen Fortschritte gemacht haben, haben sie immer noch Einschränkungen hinsichtlich Stabilität, Targeting und Drogenfreisetzung. Ein neuer Ansatz mit Nanorobots überwindet diese Probleme, indem sie die Barriere der Zelle physisch öffnet.

Die Forscher entwarfen die Roboter mit goldenen Nanospikes, die etwa 500 Nanometer breit sind – ungefähr 200 -mal dünner als ein menschliches Haar. Eine Nickelbeschichtung reagierte sie auf Magnete, während Titan die Sicherheit im Körper verbesserte. Unter einem externen Magnetfeld konnten die Nanorobots zu Tumoren geführt und an Ort und Stelle gesponnen werden. Ihre gezackten Spikes durchbohrten dann Zellmembranen und erzeugten lokalisierten Druck, der stark genug ist, um „Poren“ für Medikamente zu erzeugen.

In Experimenten mit menschlichen Leberkrebszellen erhöhten Roboter die Aufnahme von Doxorubicin, einem Standard -Chemotherapie -Medikament, signifikant. Eine längere Anwendung des Magnetfeldes führte zu einem stärkeren Arzneimitteleintritt, wobei die Fluoreszenzbildgebung in den Zellen viel höhere Konzentrationen zeigte. Diese Ergebnisse waren über verschiedene Tumortypen hinweg konsistent, einschließlich Gebärmutterhals- und Dickdarmkrebsmodellen.

„Betrachten Sie es als die Droge eine Abkürzung“, „ sagt Dr. Ma, „Anstatt sich auf langsame Diffusion zu verlassen oder durch Resistenzmechanismen blockiert zu werden, erzeugen die Nanorobots einen mechanischen Weg, mit dem Medikamente die Innenseite der Zelle direkt erreichen können.“

Computersimulationen bestätigten diese Ergebnisse und zeigten, dass sie beim Drehen der Spikes Poren in der Membran erzeugten, was ihre Permeabilität erhöhte. Im Laufe der Zeit erhöhten die Roboter nicht nur die Aufnahme von Arzneimitteln, sondern beschädigten auch Krebszellen direkt durch einen Prozess, den die Forscher als „mechano-tötend“ bezeichnen.

Von diesen Ergebnissen ermutigt, beschloss das Team, seinen Ansatz auf Mäuse mit Lebertumoren zu testen. Die Gruppe, die sowohl mit Nanorobots als auch mit Chemotherapie behandelt wurde, zeigte eine 61% ige Verringerung des Tumorwachstums und eine 100% ige Überlebensrate mit einer verbesserten allgemeinen Gesundheit im Vergleich zu denen, die nur eine Chemotherapie oder eine magnetische Stimulation verabreichten. Die Gewebeanalyse bestätigte höhere Zelltod und minimale Nebenwirkungen, was auf ein starkes Sicherheitspotential hinweist.

„Dieser doppelte Ansatz – die Chemotherapie mit mechanischer Störung – stellt eine starke neue Richtung für die Krebsbehandlung dar“ sagt Dr. Yang. „Es zeigt, dass physische Kräfte, wenn sie im Nanoskala angewendet werden, Hand in Hand mit Medikamenten arbeiten können, um die Verteidigung des Krebs zu überwinden.“

Die Forscher stellen fest, dass die Ergebnisse zwar vielversprechend sind, die Technologie jedoch noch in den frühen Phasen liegt. Weitere Arbeiten sind erforderlich, bevor stachelige Nanorobots auf Menschen getestet werden, einschließlich der Verfeinerung von Design, langfristiger Sicherheit und verbesserten Liefermethoden.

Insgesamt sind die Ergebnisse einen vielversprechenden Fortschritt. Durch die Umwandlung von Nanorobots in mikroskopische Skalpelle haben Wissenschaftler gezeigt, dass es möglich sein kann, den Krebsschild physisch zu durchschneiden-und die Behandlungen wirksamer, weniger giftiger und besser für den Kampf gegen medikamentenresistente Erkrankungen geeignet sind.

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