Nanorobotisk system presenterer nye alternativer for å målrette mot soppinfeksjoner

Nanorobotisk system presenterer nye alternativer for å målrette mot soppinfeksjoner

Tidsstempel: 26. mai 2023 2:01
Kilde node: 2680882
26. mai 2023 (Nanowerk Nyheter) Infeksjoner forårsaket av sopp, som f.eks Candida albicans, utgjør en betydelig global helserisiko på grunn av deres motstand mot eksisterende behandlinger, så mye at Verdens helseorganisasjon har fremhevet dette som en prioritert sak. Selv om nanomaterialer er lovende som soppdrepende midler, mangler nåværende iterasjoner styrken og spesifisiteten som trengs for rask og målrettet behandling, noe som fører til forlengede behandlingstider og potensielle effekter utenfor målet og medikamentresistens. Nå, i en banebrytende utvikling med vidtrekkende implikasjoner for global helse, har et team av forskere sammen ledet av Hyun (Michel) Koo fra University of Pennsylvania School of Dental Medicine og Edward Steager fra Penns School of Engineering and Applied Science opprettet en mikrorobotsystem som er i stand til rask, målrettet eliminering av sopppatogener. fluorescensbilde av soppaggregater 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) “Candidae danner seige biofilminfeksjoner som er spesielt vanskelige å behandle, sier Koo. "Nåværende antifungale terapier mangler styrken og spesifisiteten som kreves for å raskt og effektivt eliminere disse patogenene, så dette samarbeidet trekker fra vår kliniske kunnskap og kombinerer Eds team og deres robotekspertise for å tilby en ny tilnærming." Forskerteamet er en del av Penn Dentals Center for Innovation & Precision Dentistry, et initiativ som utnytter ingeniør- og beregningsmessige tilnærminger for å avdekke ny kunnskap for sykdomsreduksjon og fremme oral og kraniofacial helsevesenet innovasjon. For denne artikkelen, publisert i Advanced Materials ("Nanozyme-based robotics approach for targeting fungal infection"), utnyttet forskerne nylige fremskritt innen katalytiske nanopartikler, kjent som nanozymer, og de bygde miniatyrrobotsystemer som nøyaktig kunne målrette og raskt ødelegge soppceller. De oppnådde dette ved å bruke elektromagnetiske felt for å kontrollere formen og bevegelsene til disse nanozymmikrorobotene med stor presisjon. "Metodene vi bruker for å kontrollere nanopartikler i denne studien er magnetiske, som lar oss lede dem til det nøyaktige infeksjonsstedet," sier Steager. "Vi bruker nanopartikler av jernoksid, som har en annen viktig egenskap, nemlig at de er katalytiske." Elektromagnetiske kjerner styrer utvalget av nanozyme-bots nøyaktig når de retter seg mot stedet for soppinfeksjon Elektromagnetiske kjerner styrer utvalget av nanozyme-bots nøyaktig når de retter seg mot stedet for soppinfeksjon. (Bilde: Min Jun Oh og Seokyoung Yoon) Steagers team utviklet bevegelsen, hastigheten og formasjonene til nanozymer, noe som resulterte i økt katalytisk aktivitet, omtrent som enzymet peroksidase, som hjelper til med å bryte ned hydrogenperoksid til vann og oksygen. Dette tillater direkte generering av høye mengder reaktive oksygenarter (ROS), forbindelser som har beviste biofilmødeleggende egenskaper, på infeksjonsstedet. Imidlertid var det virkelig banebrytende elementet i disse nanozymsammenstillingene en uventet oppdagelse: deres sterke bindingsaffinitet til soppceller. Denne funksjonen muliggjør en lokal akkumulering av nanozymer nøyaktig der soppene befinner seg, og følgelig målrettet ROS-generering. "Våre nanozymsammenstillinger viser en utrolig tiltrekning til soppceller, spesielt sammenlignet med menneskelige celler," sier Steager. "Denne spesifikke bindingsinteraksjonen baner vei for en potent og konsentrert antifungal effekt uten å påvirke andre uinfiserte områder." Sammen med nanozymets iboende manøvrerbarhet, resulterer dette i en kraftig soppdrepende effekt, som demonstrerer rask utryddelse av soppceller innen et enestående 10-minutters vindu. Ser fremover ser teamet potensialet i denne unike nanozymbaserte robotteknologien, ettersom de inkorporerer nye metoder for å automatisere kontroll og levering av nanozymer. Løftet det holder for soppdrepende terapi er bare begynnelsen. Dens presise målretting, raske handling antyder potensial for behandling av andre typer gjenstridige infeksjoner. "Vi har avdekket et kraftig verktøy i kampen mot patogene soppinfeksjoner," sier Koo. «Det vi har oppnådd her er et betydelig sprang fremover, men det er også bare det første skrittet. De magnetiske og katalytiske egenskapene kombinert med uventet bindingsspesifisitet til sopp åpner spennende muligheter for en automatisert "mål-bind-og-drep" antifungal mekanisme. Vi er ivrige etter å gå dypere og frigjøre dets fulle potensial.» Denne robottilnærmingen åpner opp en ny grense i kampen mot soppinfeksjoner og markerer et sentralt punkt i antifungal terapi. Med et nytt verktøy i sitt arsenal, er medisinske og tannleger nærmere enn noen gang å effektivt bekjempe disse vanskelige patogenene.

Tidstempel:

Mer fra Nanowerk