Het afweersysteem beschermt het menselijk lichaam via verschillende barrières tegen indringers en ziekteverwekkers. Een van die barrières is slijm. Dit slijm beschermt echter niet alleen tegen bacteriën, maar houdt ook de werkzame stoffen uit medicijnen tegen. Onderzoekers hebben nu nanobots ontworpen die de slijmbarrière kunnen doorbreken. Zo kunnen medicijnen potentieel veel sneller naar de plek worden gebracht waar ze nodig zijn.
Medicijnen worden vaak via de mond ingenomen of via het bloed toegediend. Ze moeten dan via de bloedbaan op de juiste plek terechtkomen. Probleem hierbij is dat de concentratie van de werkzame stoffen heel hoog moet zijn om te zorgen dat die de gewenste plek nog steeds hoog genoeg is. Ook hebben deze medicijnen vaak ongewenste bijeffecten.
Om deze problemen te omzeilen, kunnen medicijnen lokaal worden toegediend, alleen op de plek waar ze nodig zijn. In dat geval worden ze echter gehinderd door andere barrières, waaronder slijm. Maar daar hebben onderzoeker Samuel Sanchez en zijn collega’s nu mogelijk een oplossing voor gevonden in de vorm van nanobots.
Voortgestuwd door zuurstofbelletjes
Nanobots zijn robotjes die ongeveer tien keer kleiner zijn dan een rode bloedcel. Hierdoor zijn ze klein genoeg om door de poriën in het slijm te bewegen. De nanobots van de onderzoekers zijn gemaakt van poreuze silica-nanodeeltjes, aan de buitenkant voorzien van een laagje enzymen die waterstofperoxide (H2O2) in het menselijk lichaam kunnen afbreken. Bij dit afbraakproces ontstaan zuurstofbelletjes, die de nanobots voortstuwen door het slijm.
Tegelijkertijd breken de nanobots het slijm af door de polymeren in het slijm, die normaal gesproken sterk aan elkaar verbonden zijn, te splitsen. Hierdoor wordt het slijm soepeler en makkelijker te doorbreken.
Sneller en gerichter
In laboratoriumtesten bleek dat de nanobots in slechts een kwartier tijd door het slijm konden breken, aanzienlijk sneller dan passieve deeltjes dat kunnen. De nanobots bleken zelfs sneller dan sommige bestaande behandelingen die gebruik maken van slijmverdunnende middelen zoals N-acetylcysteïne (NAC).
De nieuwe nanobots kunnen met name uitkomst bieden bij ziektes waarbij het moeilijk is om door het slijm te komen, zoals taaislijmziekte en bepaalde vormen van darmkanker. Ze brengen de werkzame stof snel op de juiste plek in het lichaam zonder schade toe te brengen aan het omliggende weefsel. Wel benadrukken de onderzoekers dat er nog verder onderzoek nodig is voordat de nanobots in de klinische praktijk kunnen worden ingezet.
Geleidelijke afgifte eiwitmedicijnen
Waar de nanobots bedoeld zijn om medicijnen sneller op de juiste plek te krijgen, hebben Remco Tuinier, hoogleraar Fysische Chemie aan de TU/e, en zijn collega’s een nieuwe methode bedacht om de afgifte van eiwitmedicijnen, die vaak erg snel plaatsvindt, te vertragen. Dit moet ervoor zorgen dat dergelijke medicijnen minder vaak hoeven te worden toegediend. Bij de nieuwe methode laten de onderzoekers eiwitten op gecontroleerde wijze grotere deeltjes (aggregaten) vormen, zodat ze langzamer vrijkomen. De onderzoekers verwachten dat deze innovatie al binnen enkele jaren inzetbaar zal zijn.
