Nhiễm trùng đường tiết niệu ảnh hưởng đến hàng triệu người trên toàn thế giới. Bệnh không nghiêm trọng, nhưng nếu không điều trị có thể gây tổn thương thận và lây lan vào máu, gây nhiễm trùng đe dọa tính mạng những người dễ bị tổn thương.
Những bệnh nhiễm trùng đường tiết niệu do vi khuẩn E.coli gây ra , tạo thành màng sinh học trong bàng quang và gây nguy hiểm cho bệnh nhân đặt ống thông tiểu. Các nhà khoa học đã phát triển nhiều phương pháp tiếp cận khác nhau để phá hủy những màng sinh học này như liposome, các phương tiện phân phối thuốc sử dụng polymer, các ứng dụng siêu âm, điện trường và tác động của ánh sáng.
Một nghiên cứu thuộc Đại học Hóa học và Công nghệ Praha, Cộng hòa Séc do TS Martin Pumera đứng đầu đã đề xuất phương pháp tiếp cận sáng tạo, sử dụng các vi robot chạy bằng urê làm phương tiện điều trị. Báo cáo khoa học của nhóm nghiên cứu được xuất bản gần đây trên tạp chí Small .
TS Pumera và các đồng nghiệp phát triển các vi robot lai, có khả năng hấp thu năng lượng sinh hóa từ môi trường để tự di chuyển, đồng thời giải phóng các loài phản ứng (các hóa chất phản ứng) tiêu diệt vi khuẩn. Hệ thống là một giàn giáo chế tạo từ các bó ống nano TiO 2 / CdS quang xúc tác gắn với các enzyme urease, chuyển đổi urê (một phân tử trong đường tiết niệu) thành năng lượng hóa học để vi robot di chuyển.
Sơ đồ mô tả thử nghiệm chứng minh ý tưởng vi robot chạy bằng ure
TiO 2 là chất xúc tác quang chuẩn, có độ ổn định quang học và hóa học cao, không độc hại, chi phí thấp và tính oxy hóa mạnh. Ghép TiO 2 với các vật liệu phản ứng với ánh sáng như CdS là một phương pháp đơn giản để tạo ra các vi robot, được kích hoạt chống vi khuẩn dưới ánh sáng nhìn thấy. Khi tiếp xúc với ánh sáng, các bó ống nano TiO 2 / CdS tạo ra các gốc phản ứng gây hiệu ứng quang độc trên màng sinh học.
Để chứng minh ý tưởng, các nhà khoa học đã thí nghiệm phá vỡ màng sinh học của vi khuẩn E. coli sau 2 giờ chiếu xạ bằng ánh sáng khả kiến của họ. Hoạt động của enzyme vẫn được duy trì ngay cả khi diễn ra các loại oxy phản ứng bởi chất xúc tác quang, cho thấy cả hai thành phần của microrobots đều hoạt động tốt.
Kết quả ban đầu của nghiên cứu thúc đẩy nhóm nhà khoa học tiến hành các thử nghiệm trong môi trường sinh học cụ thể như trên mô hình động vật, nhưng các vi robot chạy bằng urê sẽ mở ra cánh cửa cho các ứng dụng khử trùng trong tương lai trong cơ thể con người.