Jen pod mikroskopem bychom se mohli kochat „krabicemi“, které vyrábějí američtí vědci z Whiting School of Engineering na Johns Hopkins University. Tým vedený Davidem Graciasem vyvinul zcela novou technologii na výrobu „mikroškatulek“ s hranou o délce několika desítek mikrometrů. A k čemu jsou takové prťavé obaly dobré? Na to odpovídá název vědeckého časopisu, v kterém Gracias a spol. výrobní technologii zveřejnili. Jejich stať vyšla v žurnálu „Biomedical Microdevices“ – tedy v „Mikronástrojích pro biomedicínu“.
Zajímavé je na výrobním postupu to, že se mikrokrabice kompletují bez dotyku lidské ruky úplně samy. Gracias a jeho kolegové nejprve s pomocí technologie na výrobu počítačových čipů nanesou na křemíkový podklad tenké čtverečky niklu či mědi. Uspořádají je do šestic tak, že čtverce dohromady vytvoří jakýsi „křížek“. V následujícím kroku vyleptají vědci do každého čtverečku soustavu jemných otvorů a jeho okraje olemují slitinou kovů s nízkým bodem tání.

Zvětšit obrázek

Vlevo je pohled na „mikrokrabice“ v optickém mikroskopu. Vpravo pak výrobní postup i výsledným produktem (D) zobrazeným pomocí řádkovacího elektronového mikroskopu. (Foto Johns Hopkins University)

Šestici čtverců z každého „křížku“ lze poskládat do duté krychličky. Jenže jak na to? Gracias zvládl toto úskalí geniálním trikem. Křemík s tenkými kovovými čtverečky ponoří do lázně a ta ohřeje „lem“ čtverečků nad teplotu jeho tání. Kov se rozteče a vysoké povrchové napětí taveniny stahuje hrany čtverců k sobě. Na konci je každý „křížek“ složen do dokonalé krychle s děrovanými stěnami. V ochlazené lázni rozteklé kovové pojidlo opět ztuhne a „mikrokrabičky“ jsou skoro hotové. Čeká je ještě povrchová úprava – obvykle pozlacení. To není luxus, ale nutnost. Budou sloužit uvnitř lidského těla a jejich materiál by dráždil živé buňky. Měď i nikl navíc podléhají uvnitř organismu řadě nežádoucích chemických změn. Zlato těmito neduhy netrpí. Je odolné a lidské tělo je  snáší bez problémů.

Zatím neprošly „mikrokrabičky“ testy uvnitř zvířecího či dokonce lidského těla, vědci je testují v laboratorních podmínkách. Výsledky zkoušek však svádějí k optimismu. Do „mikrokrabiček“ lze přes póry nastrkat spoustu věcí, například molekuly léků nebo speciální mikroglobule nesoucí na povrchu kromě léku i protilátky. Po zatřepání se obsah z krabiček zase vysype ven. Niklové „mikrokrabice“ lze podle libosti posouvat pomocí magnetického pole. Vědci předpokládají, že by se tak „mikrokabičky“ daly v těle pacienta dostrkat na určené místo. Tam se s nimi na dálku „zaklepe“ a tím se z nich léky či mikroglobule uvolní.  Mikroglobule by mohly na „místě vylodění“ působit zcela cíleně. Přes molekulu protilátky by se navázaly na vybraný typ buněk (např. buňky nádoru) a k buňkám by tak dopravily i lék.

David Gracias

Další možnost představuje proměna „mikrokrabice“ na „klec se zvěří“. Dají se do nich totiž zavírat živé buňky. Gracias doufá, že najdou uplatnění při léčbě mnoha chorob, např. cukrovky. Pacient by do těla dostal „zvěřinec“  - spoustu mikroskopických klícek s buňkami produkujícími inzulín. Buňky by přes „mříže“ vylučovaly inzulín a ulevovaly by nemocnému od jeho potíží. Zároveň by stejnou cestou přijímaly živiny a zbavovaly se zplodin látkové výměny.  Volně vysazené buňky by imunitní systém rychle zabil. Za mřížemi mikroskopických klícek však budou buňky v bezpečí.

Gracias neusíná na vavřínech a plánuje další výzkum. Jeho záměry snesou bez uzardění přívlastek „ambiciózní“. Především by chtěl vyrobit „krabice“ tisíckrát menších rozměrů. Produkce mikroskopických dutých krychlí  by tím pronikla do světa nanometrových dimenzí, kde se už začínají projevovat efekty kvantové mechaniky. „Nanokrabice“ by díky tomu mohly mít zcela nové vlastnosti. Jaké? To se dá předem těžko odhadnout. Gracias je optimista a věří v příjemná překvapení.

Druhý směr Graciasova výzkumu si klade za úkol nadívat „mikrokrabice“ složitějšími technickými zařízeními. Mohly se v nich ukrývat senzory pro sběr informací z okolí. Lékaři by tak získali detailní přehled o stavu různých tkání či orgánů. „Mikrokrabice“ by v těle pacienta pronikly bez potíží prakticky kamkoli a  přitom by mu nezpůsobily žádnou újmu.

Pramen: Biomedical Microdevices, Johns Hopkins University