Mesin mikro
Nanoengineers dari University of California, San Diego pertama kali menunjukkan penggunaan micromachine untuk mengobati infeksi bakteri di perut. Kendaraan kecil ini, masing-masing sekitar setengah lebar rambut manusia, dengan cepat melayang di seluruh perut, menetralkan asam lambung, dan kemudian melepaskan muatan antibiotik pada pH yang tepat.
Nanoengineers di University of California, San Diego mengembangkan micromachine pertama untuk mengobati infeksi bakteri. Gambar: Laboratorium Nanobioelectronics di UC San DiegoPara peneliti mengatakan bahwa metode pengiriman ini menggunakan micromachine adalah metode baru yang menjanjikan untuk mengobati penyakit lambung dan saluran pencernaan dengan obat asam-sensitif. Kunci kesuksesan mereka adalah kolaborasi antara tim peneliti profesor rekayasa nano Joseph Wang dan Lianfang Zhang di Fakultas Teknik UC San Diego Jacobs. Wang dan Zhang pertama kali melakukan studi in vivo operasi mikromachine, dan studi ini adalah contoh pertama mikromachine dalam pengobatan
infeksi bakteri .
Asam lambung dapat mengganggu obat yang diberikan secara oral, seperti antibiotik dan obat-obatan berbasis protein. Obat-obatan yang digunakan untuk mengobati infeksi bakteri, bisul, dan penyakit lain di perut biasanya diminum dengan zat tambahan yang disebut inhibitor pompa proton untuk menghambat produksi
asam lambung . Tetapi dengan penggunaan jangka panjang atau dosis tinggi, inhibitor pompa proton dapat menyebabkan efek samping, termasuk sakit kepala, diare, dan kelelahan. Dalam kasus yang lebih serius, mereka dapat menyebabkan kecemasan atau depresi.
Micromachine memiliki mekanisme bawaan untuk menetralkan asam dalam lambung dan secara efisien mengirimkan muatannya - tanpa menggunakan inhibitor pompa proton.
"Ini adalah perawatan satu langkah micromachining yang menggabungkan netralisasi asam dengan aksi terapi," kata Berta Esteban-Fernandez de Avila, seorang mahasiswa pascasarjana di tim peneliti Wang di University of California di San Diego dan salah satu penulis pertama artikel ini.
Micromachine terdiri dari inti magnesium bulat yang dilapisi dengan lapisan pelindung titanium dioksida, diikuti oleh lapisan klaritromisin antibiotik dan lapisan luar dari polimer bermuatan positif yang disebut kitosan, yang memungkinkan mesin untuk mematuhi
dinding perut .
Ikatan ini juga ditingkatkan oleh gerakan micromachine, yang diberi makan oleh asam lambung sendiri. Inti magnesium bereaksi dengan asam lambung, menciptakan aliran mikro-gelembung hidrogen yang menggerakkan mesin di dalam lambung. Reaksi ini juga untuk sementara mengurangi jumlah asam dalam lambung, meningkatkan tingkat pH sehingga mikromisin dapat melepaskan obat dan menyelesaikan perawatan. PH normal lambung dipulihkan dalam 24 jam.
In vivo
Para peneliti menguji micromachine pada tikus dengan
infeksi Helicobacter pylori . Micromachines yang diisi dengan dosis klinis antibiotik klaritromisin diberikan secara oral sekali sehari selama lima hari berturut-turut. Selanjutnya, para peneliti mengevaluasi jumlah bakteri di setiap lambung otot dan menemukan bahwa perawatan mikromachine agak lebih efektif daripada meresepkan dosis antibiotik yang sama dalam kombinasi dengan
inhibitor pompa proton .
Micromachine terbuat dari bahan biodegradable. Core magnesium dan lapisan polimer larut dalam jus lambung tanpa pembentukan residu berbahaya.
Para peneliti mengatakan bahwa meskipun hasil saat ini menjanjikan, pekerjaan ini masih pada tahap awal. Tim ini sedang merencanakan penelitian untuk mengevaluasi karakteristik terapi micromachine in vivo dengan lebih baik dan membandingkannya dengan metode standar lain dalam mengobati penyakit perut. Para peneliti juga berencana untuk menguji berbagai kombinasi obat dengan micromachine untuk mengobati banyak penyakit
lambung dan di berbagai bagian saluran pencernaan. Secara umum, para peneliti mengatakan pekerjaan ini membuka pintu untuk menggunakan mesin sintetis sebagai platform pengiriman obat aktif untuk mengobati penyakit in vivo.
