מערכת ננורובוטית מציגה אפשרויות חדשות למיקוד זיהומים פטרייתיים

26 במאי 2023 (חדשות Nanowerk) זיהומים הנגרמים על ידי פטריות, כגון קנדידה אלביקנס, מהווים סיכון בריאותי עולמי משמעותי בשל עמידותם לטיפולים קיימים, עד כדי כך שארגון הבריאות העולמי הדגיש זאת כבעיה בראש סדר העדיפויות. למרות שננו-חומרים מראים הבטחה כסוכנים אנטי-פטרייתיים, איטרציות הנוכחיות חסרות את העוצמה והספציפיות הדרושים לטיפול מהיר וממוקד, מה שמוביל לזמני טיפול ממושכים ולהשפעות פוטנציאליות מחוץ למטרה ועמידות לתרופות. כעת, בפיתוח פורץ דרך עם השלכות מרחיקות לכת על הבריאות העולמית, צוות חוקרים בראשות היון (מישל) קו מבית הספר לרפואת שיניים של אוניברסיטת פנסילבניה ואדוארד סטייגר מבית הספר להנדסה ומדע יישומי של פן יצר מערכת מיקרורובוטית המסוגלת לחסל מהיר וממוקד של פתוגנים פטרייתיים. קנדידה אלביקנס הוא זן של שמרים המהווה חלק נורמלי מהמיקרוביוטה האנושית אך יכול גם לגרום לזיהומים חמורים המהווים סיכון בריאותי עולמי משמעותי עקב עמידותם לטיפולים קיימים, עד כדי כך שארגון הבריאות העולמי הדגיש זאת כ נושא עדיפות. התמונה למעלה מציגה תמונה לפני (משמאל) ואחרי (מימין) של אגרגטים פטרייתיים המוסרים ביעילות על ידי מיקרורובוטים של ננוזים מבלי להיקשר או להפריע לדגימת הרקמה. (תמונה: Min Jun Oh ו-Seokyoung Yoon) "קנדידה יוצר זיהומי ביופילם מתמשכים שקשה במיוחד לטפל בהם", אומר קו. "טיפולים אנטי-פטרייתיים נוכחיים חסרים את העוצמה והספציפיות הנדרשות כדי לחסל במהירות וביעילות את הפתוגנים הללו, ולכן שיתוף הפעולה הזה שואב מהידע הקליני שלנו ומשלב את הצוות של אד ואת המומחיות הרובוטית שלהם כדי להציע גישה חדשה." צוות החוקרים הוא חלק מהמרכז לחדשנות ורפואת שיניים של Penn Dental, יוזמה הממנפת גישות הנדסיות וחישוביות כדי לחשוף ידע חדש להפחתת מחלות ולקידום חדשנות בתחום בריאות הפה והגולגולת. עבור מאמר זה, שפורסם ב חומרים מתקדמים ("גישה רובוטית מבוססת ננוזים למיקוד זיהום פטרייתי"), החוקרים ניצלו את ההתקדמות האחרונה בננו-חלקיקים קטליטיים, הידועים בשם ננוזימים, והם בנו מערכות רובוטיות מיניאטוריות שיכלו למקד במדויק ולהרוס במהירות תאי פטרייה. הם השיגו זאת על ידי שימוש בשדות אלקטרומגנטיים כדי לשלוט בצורה ובתנועות של המיקרורובוטים הננוזים הללו בדיוק רב. "השיטות שבהן אנו משתמשים כדי לשלוט בננו-חלקיקים במחקר זה הן מגנטיות, מה שמאפשר לנו לכוון אותם למקום הזיהום המדויק", אומר סטייגר. "אנחנו משתמשים בחלקיקים של ננו-תחמוצת ברזל, שיש להם תכונה חשובה נוספת, כלומר שהם קטליטיים." ליבות אלקטרומגנטיות מנחות במדויק את מערך הננוזימים-בוטים כשהם מכוונים לאתר של זיהום פטרייתי. (תמונה: Min Jun Oh ו-Seokyoung Yoon) הצוות של Steager פיתח את התנועה, המהירות וההיווצרות של ננוזימים, שהביאו לפעילות קטליטית מוגברת, בדומה לאנזים פרוקסידאז, שעוזר בפירוק מי חמצן למים וחמצן. זה מאפשר ישירות ליצור כמויות גבוהות של מיני חמצן תגובתיים (ROS), תרכובות בעלות תכונות מוכחות של הורס ביופילם, באתר ההדבקה. עם זאת, המרכיב החלוצי באמת של מכלולי הננוזימים הללו היה תגלית בלתי צפויה: זיקת הקישור החזקה שלהם לתאי פטרייה. תכונה זו מאפשרת הצטברות מקומית של ננוזימים בדיוק במקום בו שוכנות הפטריות, וכתוצאה מכך, יצירת ROS ממוקדת. "מכלולי הננוזימים שלנו מראים משיכה מדהימה לתאי פטרייה, במיוחד בהשוואה לתאים אנושיים", אומר סטייגר. "אינטראקציה מחייבת ספציפית זו סוללת את הדרך להשפעה אנטי-פטרייתית חזקה ומרוכזת מבלי להשפיע על אזורים לא נגועים אחרים." יחד עם יכולת התמרון המובנית של הננוזים, זה מביא להשפעה אנטי-פטרייתית חזקה, המדגימה את ההכחדה המהירה של תאי פטרייה בתוך חלון חסר תקדים של 10 דקות. במבט קדימה, הצוות רואה את הפוטנציאל של גישת הרובוטיקה הייחודית הזו מבוססת ננו-זימים, שכן הם משלבים שיטות חדשות לאוטומציה של שליטה ואספקה ​​של ננו-זימים. ההבטחה שהיא טומנת בחובה לטיפול אנטי פטרייתי היא רק ההתחלה. המיקוד המדויק שלו, הפעולה המהירה שלו מרמזים על פוטנציאל לטיפול בסוגים אחרים של זיהומים עקשניים. "חשפנו כלי רב עוצמה במאבק נגד זיהומים פטרייתיים פתוגניים", אומר קו. "מה שהשגנו כאן הוא קפיצת מדרגה משמעותית, אבל זה גם רק הצעד הראשון. התכונות המגנטיות והקטליטיות בשילוב עם ספציפיות קישור בלתי צפויה לפטריות פותחות הזדמנויות מרגשות למנגנון אנטי-פטרייתי אוטומטי של 'מטרה-לקשור-להרוג'. אנו להוטים להעמיק ולנצל את מלוא הפוטנציאל שלו". גישת רובוטיקה זו פותחת גבול חדש במאבק נגד זיהומים פטרייתיים ומסמנת נקודת מפתח בטיפול אנטי פטרייתי. עם כלי חדש בארסנל שלהם, אנשי הרפואה והשיניים קרובים יותר מאי פעם להילחם ביעילות בפתוגנים הקשים הללו.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• קנה ומכירה של מניות בחברות PRE-IPO עם PREIPO®. גישה כאן.
• מקור: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63066.php