Il sistema nanorobotico presenta nuove opzioni per colpire le infezioni fungine

26 maggio 2023 (Notizie Nanowerk) Infezioni causate da funghi, come Candida albicans, rappresentano un rischio significativo per la salute globale a causa della loro resistenza ai trattamenti esistenti, tanto che l’Organizzazione Mondiale della Sanità lo ha evidenziato come una questione prioritaria. Sebbene i nanomateriali siano promettenti come agenti antifungini, le iterazioni attuali non hanno la potenza e la specificità necessarie per un trattamento rapido e mirato, portando a tempi di trattamento prolungati e potenziali effetti fuori bersaglio e resistenza ai farmaci. Ora, in uno sviluppo rivoluzionario con implicazioni di vasta portata per la salute globale, un team di ricercatori guidati congiuntamente da Hyun (Michel) Koo della School of Dental Medicine dell'Università della Pennsylvania e Edward Steager della Penn's School of Engineering and Applied Science ha creato un sistema microrobotico in grado di eliminare in modo rapido e mirato gli agenti fungini patogeni. Candida albicans is a species of yeast that is a normal part of the human microbiota but can also cause severe infections that pose a significant global health risk due to their resistance to existing treatments, so much so that the World Health Organization has highlighted this as a priority issue. The picture above shows a before (left) and after (right) fluorescence image of fungal aggregates being effectively removed by nanozyme microrobots without bonding to or disturbing the tissue sample. (Image: Min Jun Oh and Seokyoung Yoon) “Candidati forma infezioni tenaci del biofilm che sono particolarmente difficili da trattare”, afferma Koo. “Le attuali terapie antifungine non hanno la potenza e la specificità necessarie per eliminare questi agenti patogeni in modo rapido ed efficace, quindi questa collaborazione si basa sulle nostre conoscenze cliniche e unisce il team di Ed e la loro esperienza robotica per offrire un nuovo approccio”. Il team di ricercatori fa parte del Center for Innovation & Precision Dentistry di Penn Dental, un'iniziativa che sfrutta approcci ingegneristici e computazionali per scoprire nuove conoscenze per mitigare le malattie e promuovere l'innovazione nell'assistenza sanitaria orale e craniofacciale. Per questo articolo, pubblicato in Materiale avanzato ("Nanozyme-based robotics approach for targeting fungal infection"), i ricercatori hanno sfruttato i recenti progressi nelle nanoparticelle catalitiche, note come nanozimi, e hanno costruito sistemi robotici in miniatura in grado di colpire con precisione e distruggere rapidamente le cellule fungine. Hanno raggiunto questo obiettivo utilizzando campi elettromagnetici per controllare la forma e i movimenti di questi microrobot nanozimi con grande precisione. "I metodi che utilizziamo per controllare le nanoparticelle in questo studio sono magnetici, il che ci consente di indirizzarle verso l'esatta posizione dell'infezione", afferma Steager. “Utilizziamo nanoparticelle di ossido di ferro, che hanno un’altra proprietà importante, ovvero quella di essere catalitiche”. I nuclei elettromagnetici guidano con precisione la schiera di robot nanozyme mentre prendono di mira il sito dell’infezione fungina. (Immagine: Min Jun Oh e Seokyoung Yoon) Il team di Steager ha sviluppato il movimento, la velocità e la formazione dei nanozimi, che hanno portato a una maggiore attività catalitica, proprio come l'enzima perossidasi, che aiuta a scomporre il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno. Ciò consente direttamente la generazione di elevate quantità di specie reattive dell’ossigeno (ROS), composti che hanno comprovate proprietà di distruzione del biofilm, nel sito dell’infezione. Tuttavia, l’elemento veramente pionieristico di questi gruppi di nanozimi è stata una scoperta inaspettata: la loro forte affinità di legame con le cellule fungine. Questa caratteristica consente un accumulo localizzato di nanozimi proprio dove risiedono i funghi e, di conseguenza, la generazione mirata di ROS. "I nostri gruppi di nanozimi mostrano un'incredibile attrazione per le cellule fungine, in particolare se confrontati con le cellule umane", afferma Steager. “Questa specifica interazione legante apre la strada a un effetto antifungino potente e concentrato senza influenzare altre aree non infette”. Insieme alla manovrabilità intrinseca del nanozima, ciò si traduce in un potente effetto antifungino, dimostrando la rapida eradicazione delle cellule fungine in una finestra di 10 minuti senza precedenti. Guardando al futuro, il team vede il potenziale di questo esclusivo approccio robotico basato sui nanozimi, poiché incorpora nuovi metodi per automatizzare il controllo e la distribuzione dei nanozimi. La promessa che vale per la terapia antifungina è solo l’inizio. Il suo targeting preciso e la sua azione rapida suggeriscono il potenziale per il trattamento di altri tipi di infezioni ostinate. "Abbiamo scoperto un potente strumento nella lotta contro le infezioni fungine patogene", afferma Koo. “Quello che abbiamo realizzato qui è un significativo passo avanti, ma è anche solo il primo passo. Le proprietà magnetiche e catalitiche combinate con un'inaspettata specificità di legame con i funghi aprono interessanti opportunità per un meccanismo antifungino automatizzato di "legame e uccisione del bersaglio". Siamo ansiosi di approfondire e sbloccare il suo pieno potenziale”. Questo approccio robotico apre una nuova frontiera nella lotta contro le infezioni fungine e segna un punto cruciale nella terapia antifungina. Con un nuovo strumento nel loro arsenale, i professionisti medici e dentistici sono più vicini che mai a combattere efficacemente questi difficili agenti patogeni.

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