生きたマウスの腸内で極小ロボットが移動に成功 薬剤運搬を想定

硬貨の上におかれた極小ロボット　　Purdue University image/Georges Adam

＜極小ロボットをマウスの結腸内で移動させる実験に成功した。その様子をリアルタイムで観察した...... ＞

米パデュー大学の研究チームは、体内で薬剤を運搬する極小ロボットを開発し、生きたマウスの腸の内部でこれを移動させる動物実験に成功した。一連の研究成果は2020年9月17日に学術雑誌「マイクロマシーンズ」で公開されている。

この極小ロボットは、腸のように起伏の激しい器官の内部でも移動できるよう、後方転回や側方宙返りをしながら移動するのが特徴だ。長さ800マイクロメートル、幅400マイクロメートル、高さ100マイクロメートルという極小サイズゆえ、外部からの磁界によって動力がまかなわれ、ワイヤレス制御される仕組みとなっている。経口薬では、広い範囲に影響を与えて、副作用をもたらすことがあるが、この極小ロボットによって体内の標的部位にピンポイントで直接投与できれば、胃出血などの副作用を防ぐことができる。

マウスの生体内実験に成功、ヒトでも薬剤を投与できるか？

研究チームは、この極小ロボットを直腸から挿入し、麻酔下にある生きたマウスの結腸で生体内実験を実施。超音波装置を用いて、この極小ロボットが結腸の内部で移動する様子をリアルタイムで観察した。

結腸では、液体や固体が一方向に移動するのに対して、ロボットは逆方向に移動しなければならない。この実験では、この極小ロボットが後方転回しながら起伏の激しい結腸の内部を難なく移動する様子がとらえられている。

(Purdue University video/Elizabeth Niedert and Chenghao Bi)

また、研究チームは、ヒトと似た腸を持つブタから切除した結腸でも、この極小ロボットが後方転回しながら移動できることを示した。研究論文の共同著者であるパデュー大学のクレイグ・ゴエルゲン准教授は「ヒトやその他の大きな動物では、数十台のロボットが必要になるだろうが、これはすなわち、複数の部位を標的に複数の薬剤を投与できることでもある」と述べている。

極小ロボットが薬剤を運搬・放出する実験にも成功

研究チームでは、この極小ロボットが薬剤を運搬・放出する実験にも成功している。蛍光の擬薬でコーティングされたこの極小ロボットは、生理食塩水の中で後方転回しながら移動した後、コーティングした擬薬を1時間かけてゆっくりと拡散させた。

ポリマーと金属でできたこの極小ロボットは安く製作でき、無毒で、生体適合性があることも確認されている。研究チームでは、薬剤の運搬手段だけでなく、診断ツールとしても、この極小ロボットを活用できるのではないかと期待を寄せている。