La U.S. Defense Threat Reduction Agency vise à créer une plateforme robotique de désintoxication à large spectre.

Bactérie SARM capturée par un nanorobot recouvert d’une membrane cellulaire hybride (image au microscope électronique à balayage couleur et image en noir et blanc ci-dessous) (crédit : Esteban-Fernández de Ávila/Science Robotics)

Les ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego ont mis au point de minuscules nanorobots à ultrasons qui peuvent naviguer dans le sang, éliminant les bactéries nocives et les toxines qu’elles produisent.

Ces nanorobots de preuve de concept pourraient un jour offrir un moyen sûr et efficace de détoxifier et de décontaminer les agents biologiques dangereux – une solution de rechange rapide aux multiples antibiotiques à large spectre actuellement utilisés pour traiter des agents pathogènes potentiellement mortels comme les bactéries MRSA (une souche de staphylocoque résistant aux antibiotiques). Le SARM est considéré comme une grave menace mondiale pour la santé publique.

La superbactérie SARM (en jaune) est résistante aux antibiotiques et peut entraîner la mort (crédit : National Institute of Allergy and Infectious Diseases)

La résistance aux antimicrobiens (RAM) menace la prévention et le traitement efficaces d’une gamme sans cesse croissante d’infections causées par des bactéries, des parasites, des virus et des champignons, selon l‘Organisation mondiale de la santé – une menace de plus en plus grave pour la santé publique mondiale.

Piégeage d’agents pathogènes

Les chercheurs ont enduit des nanofils d’or d’un hybride de membranes de globules rouges et de plaquettes (de minuscules cellules sanguines qui aident votre corps à former des caillots pour arrêter le saignement).*

Les plaquettes recouvrent les nanofils et attirent les agents pathogènes bactériens qui se lient aux nanorobots.
Les globules rouges absorbent et neutralisent ensuite les toxines produites par ces bactéries.

Nanorobots d’or enrobés de membranes hybrides de plaquettes et de globules rouges (image au microscope électronique à balayage coloré). (crédit : Esteban-Fernández de Ávila/Science Robotics)

Le corps intérieur en nanofil d’or des nanorobots réagit aux ultrasons, ce qui permet aux nanorobots de nager rapidement (aucun carburant chimique requis) – imitant le mouvement des cellules mobiles naturelles (comme les globules rouges). Cette mobilité permet aux nanorobots de se mélanger efficacement avec leurs cibles (bactéries et toxines) dans le sang et d’accélérer la désintoxication.

Le revêtement protège également les nanorobots d’un processus connu sous le nom de bio-encrassement – lorsque des protéines s’accumulent sur la surface d’objets étrangers et les empêchent de fonctionner normalement.

Les nanorobots mesurent un peu plus d’un micromètre** (1 000 nanomètres) de long (à titre de comparaison, les globules rouges ont un diamètre de 6 à 8 microns).

Les nanorobots peuvent voyager jusqu’à 35 micromètres par seconde dans le sang lorsqu’ils sont alimentés par ultrasons.

Dans les tests, les chercheurs ont utilisé les nanorobots pour traiter des échantillons de sang contaminés par le SARM et leurs toxines. Après cinq minutes, ces échantillons de sang contenaient trois fois moins de bactéries et de toxines que les échantillons non traités.

Détoxification à large spectre

Les travaux futurs comprennent des essais chez la souris, la fabrication de nanorobots à partir de matériaux biodégradables au lieu de l’or, et des essais sur l’utilisation des nanorobots pour l’administration de médicaments.

Le but ultime de la recherche n’est pas d’utiliser les nanorobots spécifiquement pour traiter les infections au SARM, mais plus généralement pour détoxifier les fluides biologiques –  » une étape importante vers la création d’une plateforme robotique de détoxification à large spectre « , comme le font remarquer les chercheurs dans un article.

Les chercheurs ont créé les nanorobots en trois étapes :

1. Ils ont créé le revêtement hybride en séparant d’abord des membranes entières des plaquettes et des globules rouges.

2. Ils ont appliqué des ultrasons (ondes sonores à haute fréquence) pour fusionner les membranes. (Puisque les membranes ont été prélevées sur des cellules réelles, elles contiennent toutes leurs fonctions de protéines de surface des cellules originales, y compris la capacité des plaquettes à attirer les bactéries.

3. Ils ont enduit ces membranes hybrides de nanofils d’or.

*Un micromètre est un millionième de mètre, ou un millième de millimètre.

Ce travail a été soutenu par le Defense Threat Reduction Agency Joint Science and Technology Office for Chemical and Biological Defense.

Référence : Robotique scientifique. Source : UC San Diego.

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