ربات‌های اسپرم: انقلابی در پزشکی مدرن

دارورسانی دقیق در پزشکی چیز جدیدی نیست، زیرا مدت‌هاست که تحقیقات زیادی با نانوربات‌ها انجام شده است.

محققان همیشه به دنبال راه‌هایی برای ساخت ربات‌ها یا ربات‌های بیولوژیکی با اندازه‌های بسیار کوچک هستند تا مواد شیمیایی ویژه را برای دستیابی به نواحی بیمار در بدن انسان جهت دستکاری و درمان، منتقل کنند.

با این حال، مشکلات زیادی برای حل وجود دارد، مانند اینکه اندازه آب ربات خیلی بزرگ است، یا کنترل آن برای دستیابی به دسترسی مورد نظر بسیار دشوار است. علاوه بر این، بدن انسان همیشه به صورت داخلی به ورود "اجزای خارجی" واکنش نشان می‌دهد.

در یک پیشرفت علمی خیره‌کننده، محققان اسپرم را به بیوربات‌های کوچکی تبدیل کرده‌اند که می‌توانند از راه دور کنترل شوند تا وظایف پیچیده پزشکی را انجام دهند. این مطالعه در مجله npj Robotics منتشر شده است.

ظاهراً فقط در فیلم‌های علمی تخیلی، این «ربات‌های اسپرم» عصر جدیدی را برای پزشکی دقیق آغاز کرده‌اند و نوید آینده‌ای را می‌دهند که در آن درمان بیماری‌ها مؤثرتر و ایمن‌تر از همیشه خواهد بود.

در حالی که درمان‌های سنتی مانند شیمی‌درمانی، اگرچه در کشتن سلول‌های سرطانی مؤثر هستند، اما به دلیل تأثیرشان بر کل بدن می‌توانند عوارض جانبی جدی ایجاد کنند، هدف پزشکی مدرن ایجاد سیستم‌های دارورسانی «هوشمند»، «پستچی‌های» کوچکی است که می‌توانند در بدن انسان حرکت کنند، مقاصد خاص را تشخیص دهند و داروهای درمانی را فقط در جایی که مورد نیاز است، تحویل دهند.

و در کمال تعجب، اسپرم‌ها کاندیداهای مناسبی برای این نقش هستند. اسپرم‌ها شناگران ذاتی هستند و به دلیل اینکه کوچکترین سلول‌های بدن هستند، قادر به حرکت سریع و انعطاف‌پذیر در محیط‌های پیچیده می‌باشند. این امر آنها را به "ربات‌های" کوچک ایده‌آلی برای پیمایش در کانال‌ها و بافت‌های بدن تبدیل می‌کند.

علاوه بر این، از آنجا که آنها سلول‌های درون‌زا هستند، کامل و زیست‌سازگار هستند. اسپرم‌ها به راحتی یافت می‌شوند، می‌توانند به مواد مغذی برای بدن تجزیه شوند و از همه مهم‌تر، به خوبی توسط بدن تحمل می‌شوند و خطر واکنش‌های ایمنی را به حداقل می‌رسانند. حرکت شنای اسپرم مورد مطالعه و درک قرار گرفته است که کنترل آنها را تسهیل می‌کند.

برای تبدیل اسپرم به ربات‌های قابل کنترل، یک تیم بین‌المللی به رهبری ورونیکا مگدانز و اسلام اس. ام. خلیل از دانشگاه توئنته (هلند) از یک روش نوآورانه استفاده کردند: آنها سلول‌های اسپرم گاو نر (که ساختاری مشابه اسپرم انسان دارند) را با نانوذرات اکسید آهن پوشش دادند.

نکته‌ی خاص این است که این ذرات به خودی خود مغناطیسی نیستند، بلکه تنها زمانی که یک میدان مغناطیسی خارجی اعمال می‌شود، به شدت مغناطیسی می‌شوند. این پوشش مغناطیسی است که به محققان اجازه می‌دهد اسپرم را با دقت باورنکردنی کنترل کنند. با اعمال یک میدان مغناطیسی چرخشی، آنها می‌توانند این "ربات‌های اسپرم" را در هر جهتی شنا کنند و حتی سرعت آنها را کنترل کنند.

علاوه بر این، از آنجا که نانوذرات با اشعه ایکس قابل مشاهده هستند، دانشمندان می‌توانند حرکات آنها را در زمان واقعی، هنگام عبور از یک مدل چاپ سه‌بعدی از بدن انسان، ردیابی کنند. فناوری رباتیک اسپرم طیف گسترده‌ای از کاربردهای بالقوه را ارائه می‌دهد. یکی از امیدوارکننده‌ترین زمینه‌ها، سلامت باروری است.

ناباروری غیرقابل توضیح میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد و توانایی مشاهده و دستکاری اسپرم در دستگاه تناسلی زنان می‌تواند تشخیص و درمان را متحول کند. پزشکان می‌توانند از ربات‌های اسپرم برای دیدن آنچه در داخل لوله‌های فالوپ می‌گذرد، شناسایی انسدادها یا سایر مشکلات، رساندن داروهای باروری به طور مستقیم به تخمک یا حتی کمک به رسیدن اسپرم‌های ضعیف به آنجا استفاده کنند.

اما این فقط آغاز راه است. محققان همچنین آینده‌ای را تصور می‌کنند که در آن می‌توان از این بیوربات‌های کوچک برای رساندن دارو به منظور درمان انواع بیماری‌ها، از جمله سرطان، استفاده کرد. اسپرم می‌تواند با داروهای شیمی‌درمانی پر شود و مستقیماً به تومورها منتقل شود و سلول‌های سرطانی را بدون آسیب رساندن به سایر سلول‌های سالم از بین ببرد.

آنها همچنین می‌توانند به حسگرهایی برای تشخیص نشانگرهای شیمیایی بیماری مجهز شوند که امکان تشخیص زودهنگام و دقیق‌تر را فراهم می‌کند. اگرچه پتانسیل این فناوری بی‌حد و حصر است، اما هنوز موانع زیادی برای غلبه بر آنها قبل از کاربرد گسترده این فناوری وجود دارد. اولین و مهمترین مسئله، مسئله ایمنی است. اگرچه تصور می‌شود نانوذرات اکسید آهن برای سلول‌های انسانی غیرسمی هستند، اما اثرات طولانی مدت آنها هنوز نیاز به مطالعه دارد.

این مطالعه، نمایش قدرتمندی از چگونگی تبدیل چیزی که طی میلیون‌ها سال تکامل خلق شده است به ابزاری پیشرفته برای استفاده در پزشکی توسط نبوغ انسان است. چه کسی فکر می‌کرد که یک سلول اسپرم کوچک، کلید دوران جدیدی از پزشکی دقیق را در دست داشته باشد؟ به نظر می‌رسد که پاسخ، همیشه درست جلوی چشم ما بوده است.