新たな研究で、磁場によって制御できるソフトロボットが開発されました。
この技術は神経系への薬物送達に役立つ可能性があると期待されています。
最新の研究では、このロボットが斜面を登り、流体に逆らって移動し、神経組織の正確な位置に物質を届けられることが示されています。
新たな研究では、回転磁場によって制御できる小さな転がり型ソフトロボットが調査されています。この技術は神経系への薬物送達に役立つ可能性があります。最新の研究では、研究者らがロボットの性能を試験し、斜面を登り、流体の流れに逆らって転がりながら上流へ進み、神経組織の正確な位置に物質を届けられることを示しました。
体内の神経系を小さなMANiACが移動して、薬物による治療を受けることを承諾しますか？拒否したくなるかもしれませんが、将来的には「アルギン酸カプセル内の磁気整列ナノロッド」（MANiAC）が、医師が利用できる先進的な薬物送達技術の一つになる可能性があります。最近の研究は、Frontiers in Robotics and AIにおいて、こうした小さなロボットが神経組織内で薬物送達の媒体としてどのように機能しうるかを初めて調べたものです。この研究では、磁場によって制御された場合、小さな転がり型ソフトロボットが流体の流れに逆らって移動し、斜面を登り、脊髄などの神経組織を移動して、正確な位置に物質を付着させられることが分かりました。
中枢神経系の疾患は治療が難しい場合があります。「例えば、がんや神経疾患を標的として薬物を経口または静脈内投与すると、疾患とは関係のない身体や神経系の部位にも影響が及ぶ可能性があります」と、米国に拠点を置く医療機器企業であり本研究の産業パートナーでもあるWeinberg Medical Physicsのラマー・メア氏は説明します。「標的を定めた薬物送達は、標的外への投与が減ることで、有効性の向上と副作用の軽減につながる可能性があります。」
標的を定めた薬物送達のための小さなロボット
標的を定めた投与を実現する一つの方法は、小さなロボットを使って特定の位置に薬物を届けることです。この技術はまだ黎明期にありますが、研究者らは、この一見非現実的に思える目標を果たしうるさまざまな種類のマイクロロボットやミリロボットを開発してきました。しかし、主な課題は、体内の組織を移動する際にその活動を制御することにあります。また、転がり型ロボットを実際の組織上でどのように移動するかを確かめることで、その課題に挑んだ研究者はほとんどいません。
磁場は、体内のものを制御する方法として特に有望です。磁場は組織の影響を受けず、非常に安全性が高い傾向があるためです。これは、柔らかい球状の殻に包まれた磁性ナノロッドを含む小さな転がり型ロボットであるMANiACの原動力となっています。これらの特性により、体外から加えられた磁場に応じて、体内を安全に転がって移動し、薬物送達のために標的部位へ誘導することが可能になると考えられます。
今回の研究チームは、MANiACソフトロボットを、体内で遭遇しうる条件下で試験することを目指しました。これには、流れる脳脊髄液や急な斜面を含む、神経系の起伏に富み曲がりくねった構造が含まれます。
研究者らは、MANiACが傾斜を次第に急にした斜面を登る能力と、流れる液体に逆らって移動する能力を試験しました。また、ラットの脳やマウスの脊髄を入手し、薬物の代わりに色素をその表面に付着させ、組織に沿って移動するロボットの能力を試験しました。
優れた登坂能力
磁気刺激のもとで、MANiACは45度もの急な斜面を登ることに成功し、神経系で遭遇する流体の流れに近い条件下で、流れに逆らって上流へ移動しました。研究者らは、色素を充填したMANiACを齧歯類の神経組織の表面上で細かく制御しながら操作することができ、色素を特定の位置に正確に付着させることに成功しました。さらに、いくつかの位置に再投与して、その領域に投与される「薬物」の量を増やすこともしました。
「初回の治療で投与量が不十分だった部位に戻って再投与できることは重要です」と、本研究に参加したもう一人の研究者であるパデュー大学のデイビッド・カペレリ教授は述べています。「これらの結果は非常に予備的かつ高度に実験的なものですが、小型で柔らかく、カプセル型のマイクロロボットが神経疾患において制御された局所送達を行える可能性について、強力な証拠を示せたと考えています。」
