Para peneliti dari University of California San Diego telah mengembangkan robot-robot berukuran kecil yang menggunakan ultrasonik untuk dapat berenang melalui darah, menyingkirkan bakteri berbahaya bersamaan dengan racun yang dihasilkannya. Robot-nano yang merupakan bukti-konsep ini, suatu hari dapat menawarkan cara yang aman dan efisien untuk detoksifikasi dan dekontaminasi cairan biologis.
Para peneliti menciptakan robot-nano dengan cara melapisi kawat emas berukuran nano dengan hibrida dari trombosit dan membran sel darah merah. Lapisan membran sel hibrida ini memungkinkan robot-nano untuk melakukan tugas dari dua sel yang sekaligus berbeda – trombosit, yang mengikat patogen seperti bakteri MRSA, dan sel darah merah, yang menyerap dan menetralisir racun yang dihasilkan oleh bakterinya.
Karena robot-nano dapat merespon ultrasonik, memberi mereka kemampuan untuk berenang dengan cepat di dalam darah tanpa menggunakan bahan bakar kimia. Mobilitas ini membantu robot-nano untuk bercampur secara efisien dengan target mereka (bakteri dan racun) dalam darah dan mempercepat detoksifikasi.
Penelitian yang telah dipublikasikan di Science Robotics, merupakan penggabungan teknologi yang dipelopori oleh Joseph Wang dan Liangfang Zhang. Tim Wang mengembangkan robot-nano bertenaga ultrasonik, dan tim Zhang menemukan teknologi untuk melapisi nanopartikel dengan membran sel alami.
“Dengan mengintegrasikan lapisan sel alami ke mesin nano sintetis, kita dapat memberikan kemampuan baru pada robot berukuran kecil seperti penghapusan patogen dan racun dari tubuh dan dari matriks lainnya,” kata Wang. “Ini adalah platform bukti-konsep untuk beragam aplikasi terapeutik dan biodetoksifikasi.”
“Idenya adalah untuk menciptakan robot-nano multifungsi yang dapat melakukan banyak tugas yang berbeda sekaligus,” kata rekan penulis pertama Berta Esteban-Fernández de Ávila. “Menggabungkan trombosit dan membran sel darah merah ke dalam setiap lapisan robot-nano adalah sinergis — trombosit menargetkan bakteri, sementara sel darah merah menargetkan dan menetralisir racun yang dihasilkan oleh bakteri.”
Lapisan ini juga melindungi robot-nano dari proses yang dikenal sebagai biofouling — ketika protein terkumpul ke permukaan benda asing dan mencegahnya beroperasi secara normal.
Karena membran diambil dari sel-sel yang sebenarnya, mereka memiliki semua fungsi protein permukaan sel aslinya. Untuk membuat robot-nano, peneliti melapiskan membran hibrida ke kawat nano emas menggunakan spesifik kimia permukaan.
Robot-nano berukuran sekitar 25 kali lebih kecil dari lebar rambut manusia. Mereka dapat melakukan perjalanan hingga 35 mikrometer per detik dalam darah ketika didukung oleh ultrasonik. Dalam percobaan, para peneliti menggunakan robot-nano untuk mengobati sampel darah yang terkontaminasi oleh MRSA dan racunnya. Setelah lima menit, sampel darah ini memiliki tiga kali lebih sedikit bakteri dan racun daripada sampel yang tidak diobati.
Pekerjaan ini masih pada tahap awal. Para peneliti mencatat bahwa tujuan utamanya adalah tidak menggunakan robot-nano khusus untuk mengobati infeksi MRSA saja, tetapi lebih umum untuk detoksifikasi cairan biologis. Penelitian selanjutnya termasuk percobaan pada hewan. Tim ini juga berusaha membuat robot-nano dari bahan yang bisa terurai, bukan dari emas.
