Le système nanorobotique présente de nouvelles options pour cibler les infections fongiques

26 mai 2023 (Actualités Nanowerk) Infections causées par des champignons, tels que candida albicans, posent un risque sanitaire mondial important en raison de leur résistance aux traitements existants, à tel point que l'Organisation mondiale de la santé a souligné cette question comme prioritaire. Bien que les nanomatériaux soient prometteurs en tant qu'agents antifongiques, les itérations actuelles n'ont pas la puissance et la spécificité nécessaires pour un traitement rapide et ciblé, ce qui entraîne des durées de traitement prolongées et des effets potentiels hors cible et une résistance aux médicaments. Aujourd'hui, dans le cadre d'un développement révolutionnaire ayant des implications considérables pour la santé mondiale, une équipe de chercheurs dirigée conjointement par Hyun (Michel) Koo de l'École de médecine dentaire de l'Université de Pennsylvanie et Edward Steager de l'École d'ingénierie et de sciences appliquées de Pennsylvanie a créé un système microrobotique capable d’éliminer rapidement et de manière ciblée les agents pathogènes fongiques. Candida albicans est une espèce de levure qui fait partie normale du microbiote humain mais qui peut également provoquer des infections graves qui présentent un risque sanitaire mondial important en raison de sa résistance aux traitements existants, à tel point que l'Organisation mondiale de la santé a souligné cette question comme une question prioritaire. . L’image ci-dessus montre une image de fluorescence avant (à gauche) et après (à droite) d’agrégats fongiques efficacement éliminés par des microrobots nanozymes sans se lier ni perturber l’échantillon de tissu. (Image : Min Jun Oh et Seokyoung Yoon) "Candidés forme des infections tenaces à biofilm qui sont particulièrement difficiles à traiter », explique Koo. « Les thérapies antifongiques actuelles n’ont pas la puissance et la spécificité requises pour éliminer rapidement et efficacement ces agents pathogènes. Cette collaboration s’appuie donc sur nos connaissances cliniques et combine l’équipe d’Ed et son expertise en robotique pour proposer une nouvelle approche. L'équipe de chercheurs fait partie du Centre d'innovation et de dentisterie de précision de Penn Dental, une initiative qui exploite des approches d'ingénierie et informatiques pour découvrir de nouvelles connaissances sur l'atténuation des maladies et faire progresser l'innovation en matière de soins de santé bucco-dentaires et craniofaciales. Pour cet article, publié dans Matériaux avancés ("Approche robotique basée sur les nanozymes pour cibler les infections fongiques"), les chercheurs ont capitalisé sur les progrès récents dans le domaine des nanoparticules catalytiques, connues sous le nom de nanozymes, et ont construit des systèmes robotiques miniatures capables de cibler avec précision et de détruire rapidement les cellules fongiques. Ils y sont parvenus en utilisant des champs électromagnétiques pour contrôler avec une grande précision la forme et les mouvements de ces microrobots nanozymes. "Les méthodes que nous utilisons pour contrôler les nanoparticules dans cette étude sont magnétiques, ce qui nous permet de les diriger vers le lieu exact de l'infection", explique Steager. « Nous utilisons des nanoparticules d’oxyde de fer, qui ont une autre propriété importante, à savoir qu’elles sont catalytiques. » Les noyaux électromagnétiques guident avec précision la gamme de robots nanozymes lorsqu'ils ciblent le site de l'infection fongique. (Image : Min Jun Oh et Seokyoung Yoon) L’équipe de Steager a développé le mouvement, la vitesse et la formation de nanozymes, ce qui a entraîné une activité catalytique améliorée, un peu comme l’enzyme peroxydase, qui aide à décomposer le peroxyde d’hydrogène en eau et en oxygène. Cela permet directement la génération de grandes quantités d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), des composés qui ont prouvé leurs propriétés de destruction du biofilm, sur le site de l’infection. Cependant, l’élément véritablement pionnier de ces assemblages de nanozymes a été une découverte inattendue : leur forte affinité de liaison avec les cellules fongiques. Cette fonctionnalité permet une accumulation localisée de nanozymes précisément là où résident les champignons et, par conséquent, une génération ciblée de ROS. "Nos assemblages de nanozymes montrent une incroyable attirance pour les cellules fongiques, en particulier par rapport aux cellules humaines", explique Steager. "Cette interaction de liaison spécifique ouvre la voie à un effet antifongique puissant et concentré sans affecter d'autres zones non infectées." Associé à la maniabilité inhérente du nanozyme, cela se traduit par un puissant effet antifongique, démontrant l’éradication rapide des cellules fongiques dans un délai sans précédent de 10 minutes. Pour l’avenir, l’équipe voit le potentiel de cette approche robotique unique basée sur les nanozymes, car elle intègre de nouvelles méthodes pour automatiser le contrôle et la délivrance des nanozymes. La promesse qu’elle représente en matière de thérapie antifongique n’est qu’un début. Son ciblage précis et son action rapide suggèrent un potentiel pour traiter d’autres types d’infections tenaces. "Nous avons découvert un outil puissant dans la lutte contre les infections fongiques pathogènes", explique Koo. « Ce que nous avons réalisé ici constitue un grand pas en avant, mais ce n’est aussi qu’un premier pas. Les propriétés magnétiques et catalytiques combinées à une spécificité de liaison inattendue aux champignons ouvrent des opportunités passionnantes pour un mécanisme antifongique automatisé de type « cible-lier-et-tuer ». Nous sommes impatients d’approfondir et de libérer tout son potentiel. Cette approche robotique ouvre une nouvelle frontière dans la lutte contre les infections fongiques et marque un tournant dans la thérapie antifongique. Avec un nouvel outil dans leur arsenal, les professionnels médicaux et dentaires sont plus que jamais plus près de lutter efficacement contre ces agents pathogènes difficiles.

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