El sistema nanorobótico presenta nuevas opciones para combatir las infecciones fúngicas

26 de mayo de 2023 (Noticias de Nanowerk) Infecciones causadas por hongos, como Candida albicans, suponen un importante riesgo para la salud mundial debido a su resistencia a los tratamientos existentes, hasta el punto de que la Organización Mundial de la Salud lo ha destacado como un tema prioritario. Aunque los nanomateriales son prometedores como agentes antifúngicos, las iteraciones actuales carecen de la potencia y la especificidad necesarias para un tratamiento rápido y específico, lo que lleva a tiempos de tratamiento prolongados y posibles efectos no deseados y resistencia a los medicamentos. Ahora, en un desarrollo innovador con implicaciones de gran alcance para la salud global, un equipo de investigadores dirigido conjuntamente por Hyun (Michel) Koo de la Facultad de Medicina Dental de la Universidad de Pensilvania y Edward Steager de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania ha creado un Sistema microrrobótico capaz de eliminar de forma rápida y específica patógenos fúngicos. Candida albicans es una especie de levadura que forma parte normal de la microbiota humana pero que también puede provocar infecciones graves que suponen un importante riesgo para la salud mundial debido a su resistencia a los tratamientos existentes, hasta el punto de que la Organización Mundial de la Salud lo ha destacado como un cuestión prioritaria. La imagen de arriba muestra una imagen de fluorescencia de antes (izquierda) y después (derecha) de agregados de hongos que se eliminan eficazmente mediante microrobots de nanozimas sin adherirse ni alterar la muestra de tejido. (Imagen: Min Jun Oh y Seokyoung Yoon) “candidatos forma tenaces infecciones por biopelículas que son particularmente difíciles de tratar”, dice Koo. "Las terapias antimicóticas actuales carecen de la potencia y la especificidad necesarias para eliminar de forma rápida y eficaz estos patógenos, por lo que esta colaboración se basa en nuestro conocimiento clínico y combina el equipo de Ed y su experiencia en robótica para ofrecer un nuevo enfoque". El equipo de investigadores forma parte del Centro de Innovación y Odontología de Precisión de Penn Dental, una iniciativa que aprovecha los enfoques computacionales y de ingeniería para descubrir nuevos conocimientos para la mitigación de enfermedades y promover la innovación en el cuidado de la salud bucal y craneofacial. Para este artículo, publicado en Materiales avanzados ("Enfoque robótico basado en nanozimas para combatir las infecciones por hongos"), los investigadores aprovecharon los avances recientes en nanopartículas catalíticas, conocidas como nanozimas, y construyeron sistemas robóticos en miniatura que podían apuntar con precisión y destruir rápidamente células fúngicas. Lo lograron utilizando campos electromagnéticos para controlar la forma y los movimientos de estos microrobots de nanozimas con gran precisión. "Los métodos que utilizamos para controlar las nanopartículas en este estudio son magnéticos, lo que nos permite dirigirlas al lugar exacto de la infección", dice Steager. "Utilizamos nanopartículas de óxido de hierro, que tienen otra propiedad importante: son catalíticas". Los núcleos electromagnéticos guían con precisión el conjunto de robots de nanozimas mientras se dirigen al sitio de la infección por hongos. (Imagen: Min Jun Oh y Seokyoung Yoon) El equipo de Steager desarrolló el movimiento, la velocidad y la formación de nanozimas, lo que resultó en una actividad catalítica mejorada, muy similar a la enzima peroxidasa, que ayuda a descomponer el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Esto permite directamente la generación de grandes cantidades de especies reactivas de oxígeno (ROS), compuestos que han demostrado propiedades destructoras de biopelículas, en el sitio de la infección. Sin embargo, el elemento verdaderamente pionero de estos conjuntos de nanozimas fue un descubrimiento inesperado: su fuerte afinidad de unión a las células fúngicas. Esta característica permite una acumulación localizada de nanozimas precisamente donde residen los hongos y, en consecuencia, la generación de ROS dirigida. "Nuestros conjuntos de nanozimas muestran una atracción increíble hacia las células fúngicas, particularmente en comparación con las células humanas", dice Steager. "Esta interacción de unión específica allana el camino para un efecto antifúngico potente y concentrado sin afectar otras áreas no infectadas". Junto con la maniobrabilidad inherente de la nanozima, esto da como resultado un potente efecto antifúngico, lo que demuestra la rápida erradicación de las células fúngicas en un período sin precedentes de 10 minutos. De cara al futuro, el equipo ve el potencial de este enfoque robótico único basado en nanozimas, ya que incorpora nuevos métodos para automatizar el control y la entrega de nanozimas. La promesa que encierra para la terapia antifúngica es sólo el comienzo. Su acción rápida y precisa sugiere potencial para tratar otros tipos de infecciones rebeldes. "Hemos descubierto una poderosa herramienta en la lucha contra las infecciones por hongos patógenos", dice Koo. “Lo que hemos logrado aquí es un importante avance, pero también es sólo el primer paso. Las propiedades magnéticas y catalíticas combinadas con una especificidad de unión inesperada a los hongos abren oportunidades interesantes para un mecanismo antifúngico automatizado de "unión y eliminación del objetivo". Estamos ansiosos por profundizar más y desbloquear todo su potencial”. Este enfoque robótico abre una nueva frontera en la lucha contra las infecciones por hongos y marca un punto fundamental en la terapia antimicótica. Con una nueva herramienta en su arsenal, los profesionales médicos y dentales están más cerca que nunca de combatir eficazmente estos difíciles patógenos.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63066.php