Nanoroboottinen järjestelmä tarjoaa uusia vaihtoehtoja sieni-infektioiden torjuntaan

26. toukokuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Sienten aiheuttamat infektiot, kuten Candida albicans, aiheuttavat merkittävän maailmanlaajuisen terveysriskin, koska ne vastustavat olemassa olevia hoitoja, niin paljon, että Maailman terveysjärjestö on korostanut tämän ensisijaiseksi kysymykseksi. Vaikka nanomateriaalit ovat lupaavia antifungaalisina aineina, nykyisistä iteraatioista puuttuu nopeaan ja kohdennettuun hoitoon tarvittava teho ja spesifisyys, mikä johtaa pitkittyneisiin hoitoaikaan ja mahdollisiin kohteen ulkopuolisiin vaikutuksiin ja lääkeresistenssiin. Nyt uraauurtavassa kehityksessä, jolla on kauaskantoisia vaikutuksia maailmanlaajuiseen terveyteen, tutkijaryhmä, jota johtaa Hyun (Michel) Koo Pennsylvanian yliopiston hammaslääketieteen korkeakoulusta ja Edward Steager Penn's School of Engineering and Applied Sciencesta. mikroroboottinen järjestelmä, joka pystyy poistamaan sienipatogeenit nopeasti ja kohdennetusti. Candida albicans on hiivalaji, joka on normaali osa ihmisen mikrobiotaa, mutta voi myös aiheuttaa vakavia infektioita, jotka aiheuttavat merkittävän maailmanlaajuisen terveysriskin johtuen niiden vastustuskyvystä olemassa oleville hoidoille, niin paljon, että Maailman terveysjärjestö on korostanut tämän ensisijaiseksi kysymykseksi. . Yllä oleva kuva esittää ennen (vasemmalla) ja jälkeen (oikealla) fluoresenssikuvaa sieniaggregaateista, joita nanotsyymimikrorobotit poistavat tehokkaasti ilman, että ne sitoutuvat kudosnäytteeseen tai häiritsevät sitä. (Kuva: Min Jun Oh ja Seokyoung Yoon) "Candidae muodostaa sitkeitä biokalvoinfektioita, joita on erityisen vaikea hoitaa”, Koo sanoo. "Nykyisistä sienilääkkeistä puuttuu teho ja spesifisyys, joita tarvitaan näiden patogeenien nopeaan ja tehokkaaseen eliminointiin, joten tämä yhteistyö perustuu kliiniseen tietämyksemme ja yhdistää Edin tiimin ja heidän robottiosaamisensa tarjotakseen uuden lähestymistavan." Tutkijaryhmä on osa Penn Dentalin Innovaatio- ja tarkkuushammaslääkärikeskusta, joka hyödyntää suunnittelu- ja laskennallisia lähestymistapoja löytääkseen uutta tietoa sairauksien lievittämisestä ja edistää suun ja kallon terveydenhuollon innovaatioita. Tätä paperia varten, julkaistu v Advanced Materials ("Nanotsyymipohjainen robotiikan lähestymistapa sieni-infektion kohdistamiseen"), tutkijat hyödynsivät viimeaikaisia ​​edistysaskeleita katalyyttisissä nanopartikkeleissa, jotka tunnetaan nanotsyymeinä, ja rakensivat miniatyyrirobottijärjestelmiä, jotka pystyivät kohdistamaan tarkasti ja nopeasti tuhoamaan sienisolut. He saavuttivat tämän käyttämällä sähkömagneettisia kenttiä ohjaamaan näiden nanotsyymimikrorobottien muotoa ja liikkeitä erittäin tarkasti. "Menetelmät, joita käytämme nanohiukkasten hallitsemiseen tässä tutkimuksessa, ovat magneettisia, minkä ansiosta voimme ohjata ne tarkalleen tartuntakohtaan", Steager sanoo. "Käytämme rautaoksidinanohiukkasia, joilla on toinen tärkeä ominaisuus, nimittäin se, että ne ovat katalyyttisiä." Sähkömagneettiset ytimet ohjaavat tarkasti nanotsyymi-bottien joukkoa, kun ne kohdistuvat sieni-infektion paikkaan. (Kuva: Min Jun Oh ja Seokyoung Yoon) Steagerin tiimi kehitti nanotsyymien liikettä, nopeutta ja muodostumista, mikä johti parantuneeseen katalyyttiseen aktiivisuuteen, aivan kuten peroksidaasientsyymi, joka auttaa hajottamaan vetyperoksidia vedeksi ja hapeksi. Tämä mahdollistaa suoraan suurten määrien reaktiivisten happilajien (ROS) muodostumisen, yhdisteitä, joilla on todistetusti biokalvoa tuhoavia ominaisuuksia, infektiokohdassa. Näiden nanotsyymikokoonpanojen todella uraauurtava elementti oli kuitenkin odottamaton löytö: niiden vahva sitoutumisaffiniteetti sienisoluihin. Tämä ominaisuus mahdollistaa nanotsyymien paikallisen keräämisen juuri siellä, missä sienet asuvat, ja siten kohdistetun ROS-tuoton. "Nanotsyymikokoonpanomme osoittavat uskomatonta vetovoimaa sienisoluihin, etenkin verrattuna ihmissoluihin", Steager sanoo. "Tämä spesifinen sitova vuorovaikutus tasoittaa tietä tehokkaalle ja tiivistetylle antifungaaliselle vaikutukselle vaikuttamatta muihin tartunnan saamattomiin alueisiin." Yhdessä nanotsyymin luontaisen ohjattavuuden kanssa tämä johtaa tehokkaaseen antifungaaliseen vaikutukseen, mikä osoittaa sienisolujen nopean hävittämisen ennennäkemättömässä 10 minuutin ikkunassa. Tulevaisuudessa tiimi näkee tämän ainutlaatuisen nanotsyymipohjaisen robotiikan potentiaalin, koska ne sisältävät uusia menetelmiä nanotsyymien hallinnan ja toimituksen automatisoimiseksi. Sen lupaus sienilääkkeiden hoidosta on vasta alkua. Sen tarkka kohdistus ja nopea toiminta viittaavat mahdollisuuteen hoitaa muun tyyppisiä itsepäisiä infektioita. "Olemme löytäneet tehokkaan työkalun patogeenisten sieni-infektioiden torjunnassa", Koo sanoo. "Se, mitä olemme saavuttaneet täällä, on merkittävä harppaus eteenpäin, mutta se on myös vasta ensimmäinen askel. Magneettiset ja katalyyttiset ominaisuudet yhdistettynä odottamattomaan sitoutumisspesifisyyteen sieniin avaavat jännittäviä mahdollisuuksia automatisoidulle "kohdistava ja tappava" antifungaaliselle mekanismille. Olemme innokkaita kaivamaan syvemmälle ja vapauttamaan sen täyden potentiaalin." Tämä robotiikan lähestymistapa avaa uuden rajan taistelussa sieni-infektioita vastaan ​​ja merkitsee keskeistä kohtaa sienilääkkeiden hoidossa. Uuden työkalun arsenaalissaan lääketieteen ja hammaslääketieteen ammattilaiset ovat lähempänä kuin koskaan näiden vaikeiden patogeenien tehokasta torjuntaa.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Tulevaisuuden lyöminen Adryenn Ashley. Pääsy tästä.
• Osta ja myy osakkeita PRE-IPO-yhtiöissä PREIPO®:lla. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63066.php