(pte) Forscher des California Institute of Technology (Caltech) nutzen kugelförmige Mikroroboter mit einem Durchmesser von 30 Mikrometern zur zielgenauen Verabreichung von Chemotherapeutika. Diese sind mit nanometergroßen Partikeln aus einem magnetisierbaren Material ausgestattet, die es Ärzten ermöglichen, die Medikamententräger mit einem äußeren Magnetfeld präzise zum Zielort zu leiten. Die Kugeln bestehen aus einem raffiniert aufgebauten weichen Material und werden per 3D-Druck hergestellt.

Einfach gedruckte Kügelchen

„Kugeln sind sehr schwer zu drucken. Man muss bestimmte Tricks kennen, um zu verhindern, dass die Kugeln in sich zusammenfallen“, so Caltech-Forscherin Julia R. Greer. Die Transportmittel müssen zudem eine äußere Hülle haben, die Wasser liebt, also hydrophil ist, damit die Kügelchen keinen Klumpen bilden. Im Inneren müssen sie hydrophob sein, also wasserabweisend, um die darin eingeschlossene Luftblase zu schützen.

Zudem soll das Medikament in die Außenhülle integriert werden, und zwar so, dass der Wirkstoff am Ziel einige Tage lang kontinuierlich abgegeben wird und so den Tumor unter Dauerstress setzen. Gleichzeitig muss die Hülle so ausgelegt werden, dass sie den rauen Umweltbedingungen im Körper trotzt. All diese Anforderungen haben die Forscher mit verschiedenen Variationen eines Hydrogels erfüllt, einem hochporösen Kunststoff. „Wir haben eine Plattform entwickelt, die all diesen Anforderungen gerecht wird“, sagt Greers Kollege Wei Gao.

Luftblase als Kontrastmittel

Die Luftblase hat zwei Aufgaben: Sie dient als Kontrastmittel für Ultraschallaufnahmen, die während der Navigation durch den Körper gemacht werden, um den Weg der Kugeln zu verfolgen. Gleichzeitig versetzen die Schallwellen die Hülle in Vibration, sodass die Kugeln zusätzlich zu der Kraft, die das Magnetfeld ausübt, vorangetrieben werden.

Die Hülle besitzt den Experten nach zwei Öffnungen, die Vibrationsbewegungen aus der Kugel herausleiten, sodass diese sich in verschiedene Richtungen bewegen kann. Tests der Mikrokugeln an Mäusen mit Blasentumor haben gezeigt, dass die Krebszellen deutlich effektiver abgetötet werden als bei der üblichen Art der Medikamentengabe, die nicht sonderlich zielgerichtet ist.