A nanorobotikus rendszer új lehetőségeket kínál a gombás fertőzések elleni küzdelemben

A nanorobotikus rendszer új lehetőségeket kínál a gombás fertőzések elleni küzdelemben

Időbélyeg: 26. május 2023. 2:01
Forrás csomópont: 2680882
26. május 2023. (Nanowerk News) Gombák által okozott fertőzések, mint pl Candida albicans, jelentős globális egészségügyi kockázatot jelentenek a meglévő kezelésekkel szembeni ellenálló képességük miatt, olyannyira, hogy az Egészségügyi Világszervezet kiemelte ezt a prioritást. Noha a nanoanyagok gombaellenes szerekként ígéretesek, a jelenlegi iterációkból hiányzik a gyors és célzott kezeléshez szükséges hatékonyság és specifitás, ami meghosszabbítja a kezelési időt, és potenciálisan a céltól eltérő hatásokhoz és gyógyszerrezisztenciához vezet. Most, egy úttörő fejlesztésben, amelynek messzemenő hatásai vannak a globális egészségügyre, a Hyun (Michel) Koo, a Pennsylvaniai Egyetem Fogorvostudományi Karának és Edward Steager, a Penn's School of Engineering and Applied Science vezetésével közösen létrehozott kutatócsoport egy mikrorobotikus rendszer, amely képes a gombás kórokozók gyors, célzott eliminálására. gombaaggregátumok fluoreszcens képe Candida albicans egy olyan élesztőfaj, amely az emberi mikrobiota normális részét képezi, de súlyos fertőzéseket is okozhat, amelyek jelentős globális egészségügyi kockázatot jelentenek a meglévő kezelésekkel szembeni ellenálló képességük miatt, olyannyira, hogy az Egészségügyi Világszervezet kiemelte ezt a problémát. . A fenti képen egy előtti (balra) és utána (jobbra) látható fluoreszcens kép a gombaaggregátumokról, amelyeket a nanozim mikrorobotok hatékonyan távolítanak el anélkül, hogy a szövetmintához kötődnének vagy megzavarnák. (Kép: Min Jun Oh és Seokyoung Yoon) "Candidae szívós biofilm fertőzéseket képez, amelyeket különösen nehéz kezelni” – mondja Koo. „A jelenlegi gombaellenes terápiákból hiányzik a kórokozók gyors és hatékony eliminálásához szükséges hatékonyság és specifikusság, ezért ez az együttműködés klinikai tudásunkból merít, és Ed csapatát és robottechnikai szakértelmét egyesíti egy új megközelítés érdekében.” A kutatócsoport a Penn Dental Innovációs és Precíziós Fogászati ​​Központjának tagja, amely kezdeményezés mérnöki és számítástechnikai megközelítéseket alkalmaz a betegségek enyhítésére és a szájüregi és koponya-egészségügyi innováció előmozdítására szolgáló új ismeretek feltárására. Ehhez a cikkhez, amely ben jelent meg Advanced Materials ("Nanozim-alapú robotikai megközelítés a gombás fertőzések megcélzására"), a kutatók kihasználták a nanozimeknek nevezett katalitikus nanorészecskék legújabb fejlesztéseit, és miniatűr robotrendszereket építettek, amelyek pontosan megcélozzák és gyorsan elpusztítják a gombasejteket. Ezt úgy érték el, hogy elektromágneses terek segítségével nagy pontossággal szabályozták ezen nanozim mikrorobotok alakját és mozgását. "A nanorészecskék ellenőrzésére ebben a tanulmányban használt módszerek mágnesesek, ami lehetővé teszi, hogy a fertőzés pontos helyére irányítsuk őket" - mondja Steager. "Vas-oxid nanorészecskéket használunk, amelyeknek van egy másik fontos tulajdonságuk is, nevezetesen, hogy katalitikusak." Az elektromágneses magok pontosan irányítják a nanozim-botok sorát, mivel azok a gombás fertőzés helyét veszik célba. Az elektromágneses magok pontosan irányítják a nanozim-botok sorát, miközben a gombás fertőzés helyét célozzák meg. (Kép: Min Jun Oh és Seokyoung Yoon) Steager csapata kifejlesztette a nanozimek mozgását, sebességét és képződését, ami fokozott katalitikus aktivitást eredményezett, hasonlóan a peroxidáz enzimhez, amely segít a hidrogén-peroxid vízzé és oxigénné történő lebontásában. Ez közvetlenül lehetővé teszi nagy mennyiségű reaktív oxigénfajták (ROS) képződését, amelyek bizonyítottan biofilm-romboló tulajdonságokkal rendelkeznek a fertőzés helyén. Azonban ezeknek a nanozim-szerelvényeknek az igazán úttörő eleme egy váratlan felfedezés volt: erős kötődési affinitásuk a gombasejtekhez. Ez a funkció lehetővé teszi a nanozimek lokalizált felhalmozódását pontosan ott, ahol a gombák tartózkodnak, és ennek következtében a célzott ROS-generációt. "Nanozim-szerelvényeink hihetetlen vonzerőt mutatnak a gombasejtek iránt, különösen az emberi sejtekhez képest" - mondja Steager. "Ez a specifikus kötődési kölcsönhatás megnyitja az utat egy erős és koncentrált gombaellenes hatáshoz anélkül, hogy más nem fertőzött területeket érintene." A nanozim inherens manőverezhetőségével párosulva ez erős gombaellenes hatást eredményez, amely a gombasejtek gyors irtását mutatja példátlan 10 perces ablakon belül. A csapat előretekintve látja ebben az egyedülálló nanozim-alapú robotikai megközelítésben rejlő lehetőségeket, mivel új módszereket alkalmaznak a nanozimek ellenőrzésének és szállításának automatizálására. A gombaellenes terápia ígérete csak a kezdet. Pontos célzása, gyors fellépése más típusú makacs fertőzések kezelésének lehetőségére utal. „Hatékony eszközt tártunk fel a patogén gombás fertőzések elleni küzdelemben” – mondja Koo. „Amit itt elértünk, az jelentős előrelépés, de ez is csak az első lépés. A mágneses és katalitikus tulajdonságok a gombákhoz való váratlan kötődési specifitással kombinálva izgalmas lehetőségeket nyitnak meg egy automatizált gombaellenes „cél-kötődés és megölés” számára. Szeretnénk mélyebbre ásni, és teljes potenciálját kiaknázni.” Ez a robotikai megközelítés új határokat nyit a gombás fertőzések elleni küzdelemben, és sarkalatos pontot jelent a gombaellenes terápia terén. Egy új eszközzel a fegyvertárukban az orvosi és fogorvosi szakemberek minden eddiginél közelebb állnak ahhoz, hogy hatékonyan leküzdjék ezeket a nehéz kórokozókat.

Időbélyeg:

Még több Nanowerk