Ученые научились управлять движением сперматозоидов при помощи магнитных наночастиц.
Новое прорывное исследование, опубликованное в журнале npj Robotics, предлагает революционный подход к диагностике и лечению заболеваний женской репродуктивной системы. Убитых сперматозоидов, движением которых можно управлять извне, используют для неинвазивного определения проходимости маточных труб и как транспорт для терапевтических молекул. Необходимо сразу оговориться, что пока речи об оплодотворении при помощи подобных биороботов не идет.
Долгое время одной из главных проблем в репродуктивной медицине было отсутствие методов для неинвазивного отслеживания движения сперматозоидов внутри женского организма. Это серьезно затрудняло понимание причин бесплодия и разработку целевых методов лечения. Хотя ранее были попытки использовать «биогибридные» микророботы на основе живых сперматозоидов, их практическое применение было ограничено коротким сроком жизни клеток и сложностью управления.
В новом исследовании ученые предложили нетривиальное решение: использовать неживые бычьи сперматозоиды, покрытые наночастицами оксида железа. Получающиеся кластеры обладают рядом преимуществ:
- Полный контроль: их движение (в виде «перекатывания») и направление можно точно задавать с помощью вращающихся магнитных полей.
- Долгий срок службы: в отличие от живых клеток, они не имеют ограничений по времени работы.
- Визуализация в реальном времени: благодаря наночастицам, кластеры стали видимыми на рентгеновских снимках, что позволило отслеживать их местоположение в анатомической 3d-модели женских репродуктивных путей.
Исследователи протестировали кластеры с разной концентрацией наночастиц (от 1 до 3 мг/мл). Результаты оказались обнадеживающими: все концентрации обеспечивали достаточный контраст для визуализации, при этом не оказывали значимого токсичного воздействия на клетки эндометрия при 72-часовом контакте (жизнеспособность культуры клеток эндометрия сохранялась на уровне от 74% до 88%). Скорость движения кластеров зависела от частоты вращения магнитного поля, но не от концентрации наночастиц, что упрощало управление.
В экспериментах ученым удалось успешно направлять кластеры от шейки матки до дистальных концов обеих фаллопиевых труб менее чем за 50 секунд, используя данные рентгеновской флюороскопии для корректировки траектории в реальном времени.
По мнению авторов исследования, эта технология открывает путь к созданию новых, минимально инвазивных методов. В будущем такие магнитные кластеры смогут доставлять лекарства напрямую к пораженным участкам — например, при эндометриозе, миоме матки или раке яичников, — обеспечивая высокую точность и снижая побочные эффекты системной терапии. Кроме того, метод может стать бесценным инструментом для диагностики, позволяя визуализировать проходимость маточных труб и изучать причины женского бесплодия.
https://www.nature.com/articles/s44182-025-00044-1
