Pil yang dikemas dalam mikrorobot menunjukkan harapan untuk mengobati penyakit radang usus pada tikus
Para insinyur telah mengembangkan pil yang melepaskan robot mikroskopis, atau mikrorobot, ke dalam usus besar untuk mengobati penyakit radang usus (IBD). Pengobatan eksperimental yang diberikan secara oral ini telah menunjukkan keberhasilan pada tikus. Pengobatan ini secara signifikan mengurangi gejala IBD dan mempercepat penyembuhan jaringan usus besar yang rusak tanpa menimbulkan efek samping yang toksik.
IBD, kelainan autoimun yang ditandai dengan peradangan kronis pada usus, menyerang jutaan orang di seluruh dunia, menyebabkan nyeri perut yang parah, pendarahan rektal, diare, dan penurunan berat badan. Penyakit ini terjadi ketika sel imun yang dikenal sebagai makrofag menjadi terlalu aktif, menghasilkan kadar protein penyebab peradangan yang berlebihan yang disebut sitokin pro-inflamasi. Sitokin ini, pada gilirannya, mengikat reseptor pada makrofag, memicunya untuk memproduksi lebih banyak sitokin, dan dengan demikian mengabadikan siklus peradangan yang menyebabkan gejala IBD yang melemahkan.
Kini, para peneliti telah mengembangkan pengobatan yang berhasil mengendalikan kadar sitokin ini. Sebuah tim yang dipimpin oleh Liangfang Zhang dan Joseph Wang, keduanya profesor di Aiiso Yufeng Li Family Department of Chemical and Nano Engineering di UC San Diego, merekayasa mikrorobot yang terdiri dari nanopartikel pelawan peradangan yang secara kimiawi melekat pada sel alga hijau. Nanopartikel menyerap dan menetralkan sitokin pro-inflamasi di usus. Sementara itu, alga hijau menggunakan kemampuan berenang alami mereka untuk mendistribusikan nanopartikel secara efisien ke seluruh usus besar, mempercepat pembuangan sitokin untuk membantu menyembuhkan jaringan yang meradang.
Yang membuat nanopartikel ini begitu efektif adalah desain biomimetiknya. Nanopartikel ini terbuat dari nanopartikel polimer biodegradable yang dilapisi membran sel makrofag, sehingga dapat bertindak sebagai umpan makrofag. Umpan ini secara alami mengikat sitokin pro-inflamasi tanpa dipicu untuk memproduksi lebih banyak lagi, sehingga memutus siklus inflamasi.
“Keindahan pendekatan ini adalah bebas obat — kami hanya memanfaatkan membran sel alami untuk menyerap dan menetralkan sitokin pro-inflamasi,” kata Zhang.
Para peneliti telah memastikan bahwa mikrorobot biohibrida mereka memenuhi standar keamanan yang ketat. Nanopartikel terbuat dari bahan yang biokompatibel, dan sel alga hijau yang digunakan dalam penelitian ini diakui aman untuk dikonsumsi oleh Badan Pengawas Obat dan Makanan AS.
Mikrorobot dikemas dalam kapsul cair dengan lapisan yang responsif terhadap pH. Lapisan ini tetap utuh dalam lingkungan asam lambung, tetapi larut setelah mencapai pH netral usus besar. Ini memastikan bahwa mikrorobot dilepaskan secara selektif di tempat yang paling membutuhkannya. “Kami dapat mengarahkan mikrorobot ke lokasi yang sakit tanpa memengaruhi organ lain,” kata Wang. “Dengan cara ini, kami dapat meminimalkan toksisitas.” Kapsul menjaga alga yang berfungsi dalam fase cair hingga dilepaskan.
Kapsul tersebut diberikan secara oral kepada tikus yang menderita IBD. Pengobatan tersebut mengurangi pendarahan feses, memperbaiki konsistensi feses, membalikkan penurunan berat badan yang disebabkan oleh IBD, dan mengurangi peradangan di usus besar, semuanya tanpa efek samping yang nyata.
Tim peneliti kini berfokus pada penerjemahan perawatan mikrorobot mereka ke dalam studi klinis.
Pekerjaan ini didukung oleh Kantor Sains dan Teknologi Gabungan Badan Pengurangan Ancaman Pertahanan untuk Pertahanan Kimia dan Biologi (HDTRA1-21-1-0010).
