Spring naar inhoud

3D visjes als medicijn

Vrijdag Visdag

geschreven op 24 september 2015

Canvas draagt innovatie hoog in het vaandel, maar aan sommige tradities torn je niet. Dus krijgt u van ons detectives op zaterdag en vis op vrijdag. Grote vissen, kleine vissen, gevaarlijke vissen, denkbeeldige vissen, allerlei soorten vissen, maar altijd : vissen op een bedje van verhalen. Vandaag : microvisjes

Vissen slikken

Je bent ziek. Je gaat naar de dokter, hij onderzoekt je, stelt zijn diagnose, en schrijf je dan een visje voor. Een visje vol medicijnen dat hij injecteert in je lichaam. Eenmaal "binnen" zwemt het visje naar de juiste plek, en lost daar zijn helende lading.

Als het aan professoren Shaochen Chen en Joseph Wang ligt, wordt dat toekomstvisioen binnen afzienbare tijd werkelijkheid. Allebei werken ze aan het Department voor Nanotechnieken van de Universiteit van San Diego.

3D geprinte microvisjes bevatten partikels die voor voortbeweging, magnetische sturing, en chemische reacties zorgen. Ze detecteren en verwijderen toxines.

Nanopartikels

Chen is is een expert in 3D printen, Wang in micro-robotica. Samen produceerden ze een mini-robotvisje, kleiner dan een haar van een mens.

Opdat het visje zich zou kunnen voortbewegen, voegden ze platina nanopartikels toe aan de staart ervan. Plaats je het visje daarna in een waterstofperoxide oplossing, dan gaat het platina reageren met de waterstofperoxide, waardoor het visje gaat “zwemmen”. Magnetische ijzeroxide partikels in het hoofd van het visje laten dan weer toe om het te gaan besturen.

Platina nanopartikels in de staart zorgen voor voortbeweging via reactie met waterstofperoxide en ijzeroxide partikels in kop voor magnetische sturing.

Bio-mimicry ?

Chen en Wang lieten zich bij dit ontwerp inspireren door de natuur, door visjes. Als bio-mimicry is hun ontwerp toch niet zo geslaagd, vindt Filip Volckaert, hoogleraar evolutie, genetica en mariene ecologie (a.k.a. “onze vissoloog”) : “De onderzoekers stellen als vorm vissen voor, maar ik denk dat dit vooral een eigenaardigheid is om aandacht te trekken. Die visjes lijken me voorlopig wat input van biologen te missen. De 3-D prints zijn behoorlijk klein (120 micrometer of 0,12 mm) en ze kunnen vlot circuleren in vloeistoffen maar moeilijker in de bloedstroom. Om in bloed te zwemmen heeft zo’n “visje” heel wat energie nodig (het is alsof je mensen zou laten zwemmen in suikerstroop). Actief zwemmen is dus lastig, meegaan met de stroom makkelijker. Die voortstuwing op basis van een chemische reactie lijkt me eerder geïnspireerd op rakettechnologie. Het produceert ook waterstof (niet echt gezond) en zuurstof (wel gezond, maar in lage concentraties).“

Detoxvissen

Chen en Wang voerden proeven uit met hun visjes, om de mogelijkheden van hun technologie te demonstreren. In één proef voegden ze gifneutralizerende partikels toe aan de lichaampjes van de microvisjes. De krachtige zwembeweging van de visjes versterkte hun vermogen om giftstoffen aan zich te binden en te neutralizeren – de test werd zo uitgevoerd dat de visjes fluoresceerden en rood licht uitstraalden zodra ze giftstoffen hadden opgenomen.

“Het leuke aan dit experiment, is dat we konden aantonen dat onze microvissen een dubbele functie dienen : ze kunnen de aanwezigheid van toxines signaleren én zorgen voor de detoxificatie van een systeem. “ zegt Wei Zhu, een medewerker aan het onderzoek.

Fluorescentie is hier een indicatie van de opname van giftstoffen

Medicijnenvervoer

Een andere mogelijke toepassing is het injecteren van de visjes met medicijnen die ze dan gericht kunnen afleveren binnenin het lichaam. Voorlopig is dit nog toekomstmuziek.

Filip Volckaert : “Het is nog een lange afstand tussen concept en toepassing. Men zoekt al langer naar manieren om veel gerichter en verspreid in de tijd medicijnen toe te dienen. Dat kan door biodegradeerbare voorwerpen in het lichaam te injecteren - àls je er kan voor zorgen dat ze op de juiste plaats terecht komen. De medische wereld gebruikt zo’n technologie nu al courant (o.a. implantaten met anticonceptiemiddel), maar meestal zijn ze groter dan deze visjes, en zijn ze immobiel. “

Vis of vogel ?

Het blijft nog even behelpen met doodgewone pilletjes dus.

Als deze technologie straks het laboratorium verlaat en voor iedereen beschikbaar wordt, zou het trouwens kunnen dat de visjes veranderd zijn in heel andere beestjes. Want, zo stellen de onderzoekers, dankzij de 3D technologie die ze gebruiken hoeven ze zich niet te beperken tot vissen. Ze kunnen zich bij het ontwerpen van hun microrobots net zo goed laten inspireren door andere biologische organismen zoals vogels.

VRTNU VRTNU VRTNU