Snart kan robotspermier hjälpa till vid befruktningen

Få saker rör sig lika enkelt och effektivt genom vätska som spermier, något forskarna vid universitetet i Twente i Nederländerna och Germany University i Kairo tog fasta på när de utvecklade nanoroboten MagnetoSperm. Den spermieformade roboten ska bland annat ska kunna assistera vid konstgjorda befruktningar, medicintransport i kroppen samt utföra mindre kirurgiska ingrepp till exempel i ögat. De ska även fungera som minimala byggnadsarbetare och hjälpa till med att bygga saker i mikro- och nanoskala.

Dessa små cyborgspermier består av kobolt- och nickelbelagda huvuden och en ”naken” böjbar kropp i silikon och plast. Hela tingesten är drygt 320 μm (0,32 millimeter) lång och 5,2 μm (0,0052 millimeter) tjock och ungefär sex gånger längre än en mänsklig spermie.

– Naturen har utformat effektiva verktyg för transport på mikroskalor och våra robotar är inspirerade av levande mikroorganismer, i detta fall spermier, för komplexa manipulationer och riktade terapiuppgifter på nanonivå, säger Sarthak Misra, professor vid universitetet i Twente och huvudansvarig för studien.

En förutsättning för att Magnetosperm ska fungera är rörelse, något som tidigare har varit en utmaning på grund av robotarnas ynka storlek. Men genom att utsätta det metallbelagda huvudet för en svag magnetisk strålning i storleksordning vanlig kylskåpsmagnet sätts roboten i sidledsrörelse, vilket i sin tur gör att flagellen, spermiens ”piska”, börjar att oscillera och driva roboten framåt med en medelhastigheten på 20,61μm per sekund.

Snabba steg framåt

MagnetoSperm är dock inte forskningsvärldens första försök att utveckla robotspermier. I december 2013 blev tyska forskare först i världen med att skapa en biologisk robot som drivs av spermier, så kallade biobots eller spermbots. Metoden går ut på att isolera en spermie inuti ett rör av titan- och järnfilm och därefter styra röret med hjälp av magnetfält. Precis som MagnetoSperm, är tanken att spermbotsen ska kunna assistera vid konstgjorda befruktningar och leverera medicin till en specifik plats i kroppen.

Skillnaden mellan bioboten och MagnetoSperm är att bioboten utgörs av en riktig spermie med robotutrustning medan MagnetoSperm är helt och hållet en robot. Gemensamt för de båda prototyperna är det dröjer innan de kommer ut på marknaden.

– Det kommer att ta minst tio år innan robotar som till exempel MagnetoSperm kan användas i en klinisk miljö. För tillfället arbetar vi med att ersätta piskan med magnetiska mikrofiber för att få ner storleken ytterligare och på så sätt få robotarna att röra sig ännu effektivare i kroppen, säger Sarthak Misra.

Hans kollega, Islam Khalil vid German University i Kairo, tror inte att det kommer att ta fullt så lång tid:

– Det tar nog några år till innan vi börjar med kliniska experiment, men fältet mikrorobotik utvecklas mycket snabbt och rör sig hela tiden flera steg framåt.

Biologiskt nedbrytbara

I takt med nanoteknikens framsteg har kritiska röster höjts över nanorobotarnas effekt på hälsa och miljö. Bland annat SMER, Statens medicinsk-etiska råd, har i en rapport från 2010 uttryckt oro över vad som händer med nanorobotarna när de slutfört sitt uppdrag. Forskarna bakom spermbot menar visserligen att de magnetiska nanorören utgör betydligt mindre risk för eventuella komplikationer än magnetiska nanopartiklar till exempel MagnetoSperm eftersom rören inte går in i cellerna. Studien beskriver dock inte om eller hur robotarna ska tas ut, något som forskarna bakom MagnetoSperm däremot har funderat på.

– Vi planerar att göra dessa robotar biokompatibla och biologiskt nedbrytbara så att de lämna kroppen via normala biologiska eller fysiologiska metoder, säger Sarthak Misra.

En annan farhåga är att tekniken enbart kommer att vara tillgängliga för de som har råd att köpa dem, vilket skulle skapa ett segregerat samhälle med en frisk överklass och en sjuk underklass. Inte heller det bör vara några problem enligt Islam Khalil:

– Vår förhoppning är att alla ska kunna ta del av uppfinningen. Eftersom vi kommer att producera miljontals robotar kommer kostnaden per robot inte att bli särskilt hög.

I rapporten uttryckte SMER även sin oro över nanorörens eventuella likheter med asbest i fråga om hälsorisker och uppkomst av DNA-skador. Det finns också en oro för att eventuella problem och risker kopplade till nanoteknik inte upptäcks förrän långt efter en exponering.

För att bringa klarhet i dessa frågor mottog Stiftelsen för miljöstrategisk forskning, Mistra, förra året 40 miljoner kronor för att studera just nanoteknikens miljö- och hälsoeffekter. Med på banan är Chalmers-, Göteborgs- och Lunds universitet, Karolinska institutet, Kungliga Tekniska högskolan och Akzo Nobel – världens största producent av kiseldioxidpartiklar i nanostorlek. Först 2018, när projektet är slut, förväntas vi få svar på om nanoteknik är roten till allt ont eller allt gott i världen.

Text: Izabella Rosengren, frilansskribent på uppdrag av forskning.se