Ce robot fait d’algues peut nager dans votre corps grâce à des aimants | Science

Pendant des décennies, les ingénieurs ont essayé de construire des robots médicaux capables d’administrer des médicaments ou d’opérer à l’intérieur du corps humain, une version un peu moins fantastique du film de science-fiction de 1966. Voyage fantastique. Maintenant, les scientifiques ont manipulé la spiruline, une plante microscopique et un complément alimentaire, pour voyager à travers les gens en réponse à des signaux magnétiques. Le robot biohybride pourrait un jour transporter des médicaments vers des parties spécifiques du corps, minimisant ainsi les effets secondaires. De plus, le robot et son revêtement magnétique semblent tuer les cellules cancéreuses.

La spiruline, une algue, ressemble à un minuscule ressort hélicoïdal au niveau microscopique. Les chercheurs avaient essayé, et réussi à des degrés divers, de construire des robots à partir de tiges, de tubes, de sphères et même de cages pas plus grandes qu’une cellule. L’équipement de ces minuscules appareils avec une alimentation électrique suffisante a été tout un défi, car la plupart des carburants potentiels sont toxiques pour les humains. Un autre problème est de diriger un tel microrobot dans le labyrinthe de protéines et d’autres molécules du corps, ce qui nécessite à la fois un moyen de contrôler ses mouvements et de voir où il se trouve.

Alors Li Zhang, un scientifique des matériaux à l’Université chinoise de Hong Kong à Shatin, s’est tourné vers le magnétisme et les organismes vivants. Les champs magnétiques créés à l’extérieur du corps peuvent pénétrer les tissus vivants sans dommage, permettant aux chercheurs de déplacer des objets magnétisés à l’intérieur. Pour une mobilité maximale, un corps hélicoïdal propulsé par virevoltage fonctionne le mieux. Entrez la spiruline. « Il est surprenant que vous puissiez trouver dans la nature une structure aussi pratique et qu’elle puisse se comporter si bien », déclare Peer Fischer, physico-chimiste à l’Institut Max Planck pour les systèmes intelligents de Stuttgart, en Allemagne, qui n’a pas participé à l’étude.

Il y a plusieurs années, Zhang et ses collègues ont utilisé l’algue comme source d’inspiration pour un microbot synthétique, qui a fonctionné dans une certaine mesure. Cette fois, les scientifiques ont décidé d’utiliser l’algue elle-même. Ils avaient besoin d’un moyen de suivre le robot dans le corps, et l’algue produit une lueur fluorescente. Les chercheurs se sont demandé s’ils pouvaient suivre la trajectoire du robot près de la surface du corps en détectant cette fluorescence, puis utiliser une technologie d’imagerie médicale couramment utilisée appelée résonance magnétique nucléaire (RMN) pour la suivre dans les parties les plus profondes du corps. La RMN fonctionne en détectant les particules magnétiques données à un patient avant que l’imagerie n’ait lieu.

Ils ont développé une méthode en une étape pour magnétiser l’algue, en enrobant des millions de spiruline avec des nanoparticules d’oxyde de fer. Un temps d’immersion plus long permet plus de contrôle, mais un temps d’immersion plus court permet aux chercheurs de détecter la fluorescence plus facilement. Lorsque le robot est trop profond pour que cette technique fonctionne, la RMN peut toujours suivre la trajectoire du robot à cause du revêtement, rapportent les chercheurs aujourd’hui dans Robotique scientifique. En utilisant la RMN, ils ont observé les microrobots essaimer dans l’estomac d’un rat comme dirigé par le champ magnétique.

« C’est un pas en avant de pouvoir suivre ces nageurs dans le corps », déclare Joseph Wang, un nano-ingénieur à l’Université de Californie à San Diego, qui développe un autre type de microbot médical. « Et c’est biocompatible et à faible coût. »

Cette biocompatibilité est une caractéristique importante. Le microrobot se dégrade en quelques heures ou jours, selon l’épaisseur du revêtement ; pourtant, il n’endommage pas la plupart des cellules. La seule exception était les cellules cancéreuses, dont environ 90% ont été détruites après que des cellules tumorales se développant dans une boîte de laboratoire aient été exposées à la spiruline pendant 48 heures. D’autres tests ont indiqué que la spiruline produit un composé toxique uniquement pour les cellules cancéreuses. « Les [cancer-killing] comportement semble être une caractéristique intéressante et inattendue », déclare Fischer.

Mais il reste encore un long chemin à parcourir pour la demi-douzaine d’équipes à travers le monde qui développent actuellement de tels microrobots. L’équipe de Zhang, par exemple, doit encore montrer que son microbot peut transporter des marchandises, telles que des médicaments attachés à ou à l’intérieur de la spirale, et délivrer ces médicaments plus efficacement que de simplement prendre une pilule ou de recevoir une injection. « Ce n’est toujours pas prêt à être utilisé par un médecin », dit Wang, mais il pense qu’il pourrait être prêt dans 10 ans. « Tout le monde veut réaliser ce voyage fantastique. »