System nanorobotyczny przedstawia nowe możliwości zwalczania infekcji grzybiczych

System nanorobotyczny przedstawia nowe możliwości zwalczania infekcji grzybiczych

Znacznik czasu: 26 maja 2023 2:01
Węzeł źródłowy: 2680882
26 maja 2023 r. (Wiadomości Nanowerk) Infekcje wywołane przez grzyby, np Candida albicans, stanowią poważne globalne zagrożenie dla zdrowia ze względu na ich oporność na istniejące metody leczenia, do tego stopnia, że ​​Światowa Organizacja Zdrowia uznała to za kwestię priorytetową. Chociaż nanomateriały są obiecujące jako środki przeciwgrzybicze, obecne iteracje nie mają mocy i specyficzności potrzebnej do szybkiego i ukierunkowanego leczenia, co prowadzi do wydłużenia czasu leczenia i potencjalnych efektów niezgodnych z celem oraz oporności na leki. Teraz, w ramach przełomowego odkrycia o dalekosiężnych konsekwencjach dla globalnego zdrowia, zespół naukowców kierowany wspólnie przez Hyuna (Michela) Koo z University of Pennsylvania School of Dental Medicine i Edwarda Steagera z Penn's School of Engineering and Applied Science stworzył system mikrorobotyczny zdolny do szybkiej, ukierunkowanej eliminacji patogenów grzybiczych. obraz fluorescencyjny skupisk grzybów Candida albicans to gatunek drożdży stanowiący normalną część ludzkiej mikroflory, ale może również powodować poważne infekcje, które ze względu na swoją oporność na istniejące metody leczenia stanowią poważne ryzyko dla zdrowia na całym świecie, do tego stopnia, że ​​Światowa Organizacja Zdrowia podkreśliła to jako sprawa priorytetowa. Powyższe zdjęcie pokazuje obraz fluorescencji przed (po lewej) i po (po prawej) fluorescencji agregatów grzybów skutecznie usuwanych przez mikroroboty nanozymowe bez wiązania się z próbką tkanki lub zakłócania jej. (Zdjęcie: Min Jun Oh i Seokyoung Yoon) „Candida tworzy uporczywe infekcje biofilmu, które są szczególnie trudne do wyleczenia” – mówi Koo. „Obecnym terapiom przeciwgrzybiczym brakuje mocy i specyficzności wymaganych do szybkiego i skutecznego wyeliminowania tych patogenów, więc ta współpraca opiera się na naszej wiedzy klinicznej i łączy zespół Eda oraz ich wiedzę z zakresu robotyki, aby zaoferować nowe podejście”. Zespół naukowców jest częścią Penn Dental's Center for Innovation & Precision Dentistry, inicjatywy, która wykorzystuje inżynierię i podejście obliczeniowe do odkrywania nowej wiedzy na temat łagodzenia chorób i rozwoju innowacji w opiece zdrowotnej jamy ustnej i twarzoczaszki. Do tego artykułu, opublikowanego w Zaawansowane materiały („Podejście oparte na robotyce oparte na nanozymach do zwalczania infekcji grzybiczych”), naukowcy wykorzystali ostatnie postępy w katalitycznych nanocząstkach, znanych jako nanozymy, i zbudowali miniaturowe systemy robotów, które mogą dokładnie celować i szybko niszczyć komórki grzybów. Osiągnęli to, wykorzystując pola elektromagnetyczne do kontrolowania kształtu i ruchu tych nanozymowych mikrorobotów z dużą precyzją. „Metody, których używamy do kontrolowania nanocząstek w tym badaniu, są magnetyczne, co pozwala nam skierować je do dokładnego miejsca infekcji” – mówi Steager. „Używamy nanocząsteczek tlenku żelaza, które mają jeszcze jedną ważną właściwość, a mianowicie są katalityczne”. Rdzenie elektromagnetyczne precyzyjnie kierują szeregiem nanozymów-botów, gdy celują w miejsce infekcji grzybiczej Rdzenie elektromagnetyczne precyzyjnie kierują szeregiem nanozymów-botów, gdy celują w miejsce infekcji grzybiczej. (Zdjęcie: Min Jun Oh i Seokyoung Yoon) Zespół Steagera opracował ruch, prędkość i formacje nanozymów, co zaowocowało zwiększoną aktywnością katalityczną, podobnie jak enzym peroksydaza, który pomaga rozkładać nadtlenek wodoru na wodę i tlen. Pozwala to bezpośrednio na wytwarzanie w miejscu infekcji dużych ilości reaktywnych form tlenu (ROS), związków o udowodnionych właściwościach niszczących biofilm. Jednak prawdziwie pionierskim elementem tych zespołów nanozymów było nieoczekiwane odkrycie: ich silne powinowactwo wiązania z komórkami grzybów. Ta cecha umożliwia zlokalizowaną akumulację nanozymów dokładnie tam, gdzie znajdują się grzyby, aw konsekwencji ukierunkowane wytwarzanie ROS. „Nasze zespoły nanozymów wykazują niesamowitą atrakcyjność dla komórek grzybów, szczególnie w porównaniu z komórkami ludzkimi” – mówi Steager. „Ta specyficzna interakcja wiązania toruje drogę do silnego i skoncentrowanego działania przeciwgrzybiczego bez wpływu na inne niezainfekowane obszary”. W połączeniu z wrodzoną manewrowością nanozymu, skutkuje to silnym działaniem przeciwgrzybiczym, demonstrując szybką eliminację komórek grzybów w niespotykanym dotąd 10-minutowym oknie. Patrząc w przyszłość, zespół dostrzega potencjał tego wyjątkowego podejścia robotycznego opartego na nanozymach, ponieważ wprowadza nowe metody automatyzacji kontroli i dostarczania nanozymów. Obietnica, jaką wiąże z terapią przeciwgrzybiczą, to dopiero początek. Precyzyjne celowanie i szybkie działanie wskazują na potencjał w leczeniu innych rodzajów uporczywych infekcji. „Odkryliśmy potężne narzędzie w walce z patogennymi infekcjami grzybiczymi” — mówi Koo. „To, co tutaj osiągnęliśmy, to znaczący krok naprzód, ale to także dopiero pierwszy krok. Właściwości magnetyczne i katalityczne w połączeniu z nieoczekiwaną specyficznością wiązania z grzybami otwierają ekscytujące możliwości dla zautomatyzowanego mechanizmu przeciwgrzybiczego „docelowo zwiąż i zabij”. Chętnie zagłębimy się i uwolnimy pełny potencjał.” To podejście robotyki otwiera nowe granice w walce z infekcjami grzybiczymi i wyznacza punkt zwrotny w terapii przeciwgrzybiczej. Dzięki nowemu narzędziu w swoim arsenale lekarze i dentyści są bliżej niż kiedykolwiek do skutecznego zwalczania tych trudnych patogenów.

Znak czasu:

Więcej z Nanowerk