Το νανορομποτικό σύστημα παρουσιάζει νέες επιλογές για τη στόχευση μυκητιασικών λοιμώξεων

Το νανορομποτικό σύστημα παρουσιάζει νέες επιλογές για τη στόχευση μυκητιασικών λοιμώξεων

Χρονική σήμανση: 26 Μαΐου 2023 2:01 μ.μ.
Κόμβος πηγής: 2680882
26 Μαΐου 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Λοιμώξεις που προκαλούνται από μύκητες, όπως π.χ Candida albicans, αποτελούν σημαντικό παγκόσμιο κίνδυνο για την υγεία λόγω της αντοχής τους στις υπάρχουσες θεραπείες, τόσο που ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας το έχει επισημάνει ως θέμα προτεραιότητας. Αν και τα νανοϋλικά δείχνουν πολλά υποσχόμενα ως αντιμυκητιασικοί παράγοντες, οι τρέχουσες επαναλήψεις δεν έχουν την ισχύ και την ειδικότητα που απαιτούνται για γρήγορη και στοχευμένη θεραπεία, οδηγώντας σε παρατεταμένους χρόνους θεραπείας και πιθανές επιδράσεις εκτός στόχου και αντοχή στα φάρμακα. Τώρα, σε μια πρωτοποριακή εξέλιξη με εκτεταμένες επιπτώσεις για την παγκόσμια υγεία, μια ομάδα ερευνητών από κοινού με επικεφαλής τον Hyun (Michel) Koo της Οδοντιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια και τον Edward Steager της Σχολής Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Penn δημιούργησαν ένα μικρορομποτικό σύστημα ικανό για γρήγορη, στοχευμένη εξάλειψη μυκητιακών παθογόνων. εικόνα φθορισμού μυκητιακών συσσωματωμάτων Η Candida albicans είναι ένα είδος ζύμης που αποτελεί φυσιολογικό μέρος της ανθρώπινης μικροχλωρίδας, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει σοβαρές λοιμώξεις που αποτελούν σημαντικό παγκόσμιο κίνδυνο για την υγεία λόγω της αντοχής τους στις υπάρχουσες θεραπείες, σε τέτοιο βαθμό που ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας το έχει επισημάνει ως θέμα προτεραιότητας. Η παραπάνω εικόνα δείχνει μια εικόνα φθορισμού πριν (αριστερά) και μετά (δεξιά) αδρανών μυκήτων που απομακρύνονται αποτελεσματικά από μικρορομπότ νανοζύμων χωρίς σύνδεση ή διαταραχή του δείγματος ιστού. (Εικόνα: Min Jun Oh και Seokyoung Yoon) "Candidae σχηματίζει επίμονες μολύνσεις από βιοφίλμ που είναι ιδιαίτερα δύσκολο να αντιμετωπιστούν», λέει ο Koo. «Οι τρέχουσες αντιμυκητιασικές θεραπείες δεν διαθέτουν την ισχύ και την εξειδίκευση που απαιτούνται για την γρήγορη και αποτελεσματική εξάλειψη αυτών των παθογόνων, επομένως αυτή η συνεργασία βασίζεται στις κλινικές μας γνώσεις και συνδυάζει την ομάδα του Ed και την ρομποτική τους τεχνογνωσία για να προσφέρει μια νέα προσέγγιση». Η ομάδα των ερευνητών είναι μέρος του Penn Dental's Center for Innovation & Precision Dentistry, μια πρωτοβουλία που αξιοποιεί μηχανικές και υπολογιστικές προσεγγίσεις για να αποκαλύψει νέες γνώσεις για τον μετριασμό των ασθενειών και να προωθήσει την καινοτομία στοματικής και κρανιοπροσωπικής υγειονομικής περίθαλψης. Για αυτήν την εργασία, που δημοσιεύτηκε στο Προηγμένων Υλικών ("Ρομποτική προσέγγιση βασισμένη σε νανοζύμα για στόχευση μυκητιασικών λοιμώξεων"), οι ερευνητές αξιοποίησαν τις πρόσφατες εξελίξεις στα καταλυτικά νανοσωματίδια, γνωστά ως νανοένζυμα, και κατασκεύασαν μικροσκοπικά ρομποτικά συστήματα που θα μπορούσαν να στοχεύσουν με ακρίβεια και να καταστρέψουν γρήγορα κύτταρα μυκήτων. Το πέτυχαν χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά πεδία για να ελέγξουν το σχήμα και τις κινήσεις αυτών των μικρορομπότ νανοζύμων με μεγάλη ακρίβεια. «Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούμε για τον έλεγχο των νανοσωματιδίων σε αυτή τη μελέτη είναι μαγνητικές, γεγονός που μας επιτρέπει να τα κατευθύνουμε στην ακριβή τοποθεσία μόλυνσης», λέει ο Steager. «Χρησιμοποιούμε νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου, τα οποία έχουν μια άλλη σημαντική ιδιότητα, δηλαδή ότι είναι καταλυτικά». Οι ηλεκτρομαγνητικοί πυρήνες καθοδηγούν με ακρίβεια τη σειρά των νανοζυμικών ρομπότ καθώς στοχεύουν τη θέση της μυκητιασικής μόλυνσης Οι ηλεκτρομαγνητικοί πυρήνες καθοδηγούν με ακρίβεια τη σειρά των νανοζυμικών ρομπότ καθώς στοχεύουν το σημείο της μυκητιακής μόλυνσης. (Εικόνα: Min Jun Oh και Seokyoung Yoon) Η ομάδα του Steager ανέπτυξε την κίνηση, την ταχύτητα και τους σχηματισμούς νανοζύμων, που οδήγησαν σε ενισχυμένη καταλυτική δραστηριότητα, όπως το ένζυμο υπεροξειδάση, το οποίο βοηθά στη διάσπαση του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο. Αυτό επιτρέπει άμεσα τη δημιουργία υψηλών ποσοτήτων δραστικών ειδών οξυγόνου (ROS), ενώσεων που έχουν αποδεδειγμένες ιδιότητες καταστροφής του βιοφίλμ, στο σημείο της μόλυνσης. Ωστόσο, το πραγματικά πρωτοποριακό στοιχείο αυτών των συγκροτημάτων νανοζύμων ήταν μια απροσδόκητη ανακάλυψη: η ισχυρή δεσμευτική τους συγγένεια με μυκητιακά κύτταρα. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει την τοπική συσσώρευση νανοζύμων ακριβώς εκεί που βρίσκονται οι μύκητες και, κατά συνέπεια, τη στοχευμένη παραγωγή ROS. «Τα συγκροτήματα νανοζύμων μας δείχνουν μια απίστευτη έλξη στα κύτταρα των μυκήτων, ιδιαίτερα σε σύγκριση με τα ανθρώπινα κύτταρα», λέει ο Steager. «Αυτή η συγκεκριμένη αλληλεπίδραση δέσμευσης ανοίγει το δρόμο για ένα ισχυρό και συγκεντρωμένο αντιμυκητιασικό αποτέλεσμα χωρίς να επηρεάζει άλλες μη μολυσμένες περιοχές». Σε συνδυασμό με την εγγενή ικανότητα ελιγμών του νανοζύμου, αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα ισχυρό αντιμυκητιασικό αποτέλεσμα, αποδεικνύοντας την ταχεία εξάλειψη των μυκητιακών κυττάρων μέσα σε ένα άνευ προηγουμένου παράθυρο 10 λεπτών. Κοιτάζοντας το μέλλον, η ομάδα βλέπει τις δυνατότητες αυτής της μοναδικής ρομποτικής προσέγγισης που βασίζεται σε νανοζύμα, καθώς ενσωματώνει νέες μεθόδους για την αυτοματοποίηση του ελέγχου και της παράδοσης νανοζύμων. Η υπόσχεση που έχει για αντιμυκητιακή θεραπεία είναι μόνο η αρχή. Η ακριβής στόχευση και η ταχεία δράση του υποδηλώνουν δυνατότητες για τη θεραπεία άλλων τύπων επίμονων λοιμώξεων. «Ανακαλύψαμε ένα ισχυρό εργαλείο για την καταπολέμηση των παθογόνων μυκητιασικών λοιμώξεων», λέει ο Koo. «Αυτό που πετύχαμε εδώ είναι ένα σημαντικό άλμα προς τα εμπρός, αλλά είναι επίσης μόνο το πρώτο βήμα. Οι μαγνητικές και καταλυτικές ιδιότητες σε συνδυασμό με την απροσδόκητη εξειδίκευση δέσμευσης σε μύκητες ανοίγουν συναρπαστικές ευκαιρίες για έναν αυτοματοποιημένο αντιμυκητιασικό μηχανισμό «στόχευσης-δέσμευσης-και-θανάτωσης». Είμαστε πρόθυμοι να εμβαθύνουμε και να ξεκλειδώσουμε πλήρως τις δυνατότητές του». Αυτή η ρομποτική προσέγγιση ανοίγει ένα νέο σύνορο στον αγώνα κατά των μυκητιασικών λοιμώξεων και σηματοδοτεί ένα κομβικό σημείο στην αντιμυκητιακή θεραπεία. Με ένα νέο εργαλείο στο οπλοστάσιό τους, οι ιατροί και οι οδοντιάτροι είναι πιο κοντά από ποτέ στην αποτελεσματική καταπολέμηση αυτών των δύσκολων παθογόνων μικροοργανισμών.

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Νανοχόκ