Een onderzoeksteam van het TechMed Centrum van de Universiteit Twente is erin geslaagd om levende spermacellen om te vormen tot uiterst kleine, magnetisch bestuurbare microrobots. Deze zogenoemde ‘sperma-robots’ kunnen in realtime worden gevolgd via röntgenbeelden, wat volgens de onderzoekers een belangrijke doorbraak betekent binnen de medische microrobotica. De techniek opent volgens de Twentse wetenschappers nieuwe perspectieven voor toepassingen in de voortplantingsgeneeskunde, gerichte medicijnafgifte en de diagnose van vruchtbaarheidsproblemen.
Spermacellen zijn van nature snelle, flexibele zwemmers die door de complexe omgeving van het vrouwelijke voortplantingskanaal kunnen navigeren. Dit maakt ze veelbelovende kandidaten voor gebruik in medische microrobotica. Met traditionele beeldvormingsmethoden zoals röntgenstraling is het bijna onmogelijk om spermacellen in het menselijk lichaam te zien. Behalve door hun kleine afmeting komt dit ook door een lage dichtheid en zijn ze bijna transparant voor straling.
Laagje magnetische nanodeeltjes
Samen met onderzoekers en medici van het Radboud Universitair Medisch Centrum en de Universiteit van Waterloo (Canada) hebben onderzoekers van de Universiteit Twente echte spermacellen voorzien van een laagje magnetische nanodeeltjes. Hierdoor werden ze zichtbaar onder röntgenstraling en reageerden ze op externe magnetische velden. Voor het eerst zijn deze microrobots, die gebruikmaken van spermacellen, gevolgd en aangestuurd binnen een anatomisch model op ware grootte.
Eenmaal binnen kunnen ze medicijnen afleveren op moeilijk bereikbare plaatsen zoals de baarmoeder of eileiders. De medicijnen worden rechtstreeks in de spermacellichamen gebracht. "We veranderen de eigen celdonorsystemen van de natuur in programmeerbare microrobots," zegt UT-onderzoeker en hoofdauteur van het onderzoek, Islam Khalil. Dit zou een belangrijke stap kunnen zijn in de ontwikkeling van gerichte behandelingen voor aandoeningen zoals baarmoederkanker, endometriose en vleesbomen, waarvoor momenteel nog geen nauwkeurige methoden bestaan om medicijnen toe te dienen.
Nauwkeurig medicijnen toedienen
Naast het nauwkeurig toedienen van medicijnen zou de technologie ook nieuwe inzichten kunnen bieden in het mysterie van wat er in het lichaam precies gebeurt tijdens de bevruchting. Door de beweging van spermacellen op een niet-invasieve manier in het voortplantingssysteem te volgen, hopen onderzoekers een beter inzicht te krijgen in onverklaarbare onvruchtbaarheid, de transportmechanismen van spermacellen en het verbeteren van IVF-technieken.
Tests toonden ook aan dat de sperma-nanopartikelclusters biocompatibel bleven en na 72 uur blootstelling geen significante toxiciteit veroorzaakten voor menselijke baarmoedercellen. Dit maakt ze geschikte kandidaten voor toekomstige in-vivo toepassingen. De onderzoekers publiceerden hun artikel in het wetenschappelijke tijdschrift npj Robotics, een Nature Partner Journal.
Vorig jaar werd bekend dat wetenschappers een AI-technologie hebben ontwikkeld die binnen enkele seconden nauwkeurig de kwaliteit van levend sperma kan beoordelen. Hierdoor zijn invasieve procedures, die de levensvatbaarheid van sperma bij IVF-behandelingen kunnen schaden, niet langer nodig.
