Sistema nanorobótico apresenta novas opções para direcionar infecções fúngicas

26 de maio de 2023 (Notícias do Nanowerk) Infecções causadas por fungos, como Cândida albicans, representam um risco significativo para a saúde global devido à sua resistência aos tratamentos existentes, tanto que a Organização Mundial da Saúde destacou esta questão como uma questão prioritária. Embora os nanomateriais se mostrem promissores como agentes antifúngicos, as iterações atuais carecem da potência e especificidade necessárias para um tratamento rápido e direcionado, levando a tempos de tratamento prolongados e potenciais efeitos fora do alvo e resistência aos medicamentos. Agora, num desenvolvimento inovador com implicações de longo alcance para a saúde global, uma equipa de investigadores liderada conjuntamente por Hyun (Michel) Koo, da Escola de Medicina Dentária da Universidade da Pensilvânia, e Edward Steager, da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Pensilvânia, criou um sistema microrobótico capaz de eliminação rápida e direcionada de patógenos fúngicos. Candida albicans é uma espécie de levedura que faz parte normal da microbiota humana, mas também pode causar infecções graves que representam um risco significativo para a saúde global devido à sua resistência aos tratamentos existentes, tanto que a Organização Mundial da Saúde destacou isso como um questão prioritária. A imagem acima mostra uma imagem de fluorescência antes (esquerda) e depois (direita) de agregados fúngicos sendo efetivamente removidos por microrrobôs nanozimáticos sem se ligarem ou perturbarem a amostra de tecido. (Imagem: Min Jun Oh e Seokyoung Yoon) “Candidato forma infecções tenazes de biofilme que são particularmente difíceis de tratar”, diz Koo. “As terapias antifúngicas atuais carecem da potência e da especificidade necessárias para eliminar rápida e eficazmente estes agentes patogénicos, pelo que esta colaboração baseia-se no nosso conhecimento clínico e combina a equipa de Ed e a sua experiência robótica para oferecer uma nova abordagem.” A equipe de pesquisadores faz parte do Centro de Inovação e Odontologia de Precisão da Penn Dental, uma iniciativa que aproveita abordagens de engenharia e computacionais para descobrir novos conhecimentos para a mitigação de doenças e promover a inovação em cuidados de saúde bucal e craniofacial. Para este artigo, publicado em Materiais avançados ("Abordagem robótica baseada em nanozimas para combater infecções fúngicas"), os pesquisadores capitalizaram os avanços recentes em nanopartículas catalíticas, conhecidas como nanozimas, e construíram sistemas robóticos em miniatura que poderiam atingir com precisão e destruir rapidamente células fúngicas. Eles conseguiram isso usando campos eletromagnéticos para controlar a forma e os movimentos desses microrobôs nanozimáticos com grande precisão. “Os métodos que usamos para controlar as nanopartículas neste estudo são magnéticos, o que nos permite direcioná-las para o local exato da infecção”, diz Steager. “Utilizamos nanopartículas de óxido de ferro, que têm outra propriedade importante, que é a de serem catalíticas.” Núcleos eletromagnéticos guiam com precisão o conjunto de robôs nanozimáticos à medida que atingem o local da infecção fúngica. (Imagem: Min Jun Oh e Seokyoung Yoon) A equipe de Steager desenvolveu o movimento, a velocidade e as formações de nanozimas, o que resultou em maior atividade catalítica, muito parecida com a enzima peroxidase, que ajuda a quebrar o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio. Isto permite diretamente a geração de grandes quantidades de espécies reativas de oxigênio (ROS), compostos que possuem propriedades comprovadas de destruição de biofilme, no local da infecção. No entanto, o elemento verdadeiramente pioneiro destes conjuntos de nanozimas foi uma descoberta inesperada: a sua forte afinidade de ligação às células fúngicas. Esse recurso permite um acúmulo localizado de nanozimas precisamente onde residem os fungos e, consequentemente, a geração direcionada de EROs. “Nossos conjuntos de nanozimas mostram uma atração incrível pelas células fúngicas, especialmente quando comparadas às células humanas”, diz Steager. “Esta interação de ligação específica abre caminho para um efeito antifúngico potente e concentrado sem afetar outras áreas não infectadas.” Juntamente com a manobrabilidade inerente da nanozima, isto resulta num potente efeito antifúngico, demonstrando a rápida erradicação das células fúngicas dentro de uma janela sem precedentes de 10 minutos. Olhando para o futuro, a equipe vê o potencial desta abordagem robótica única baseada em nanozimas, à medida que incorpora novos métodos para automatizar o controle e a entrega de nanozimas. A promessa que representa para a terapia antifúngica é apenas o começo. Seu direcionamento preciso e ação rápida sugerem potencial para o tratamento de outros tipos de infecções persistentes. “Descobrimos uma ferramenta poderosa na luta contra infecções fúngicas patogênicas”, diz Koo. “O que conseguimos aqui é um salto significativo, mas também é apenas o primeiro passo. As propriedades magnéticas e catalíticas combinadas com a inesperada especificidade de ligação aos fungos abrem oportunidades interessantes para um mecanismo antifúngico automatizado de 'ligação ao alvo e morte'. Estamos ansiosos para nos aprofundarmos e desbloquear todo o seu potencial.” Esta abordagem robótica abre uma nova fronteira na luta contra infecções fúngicas e marca um ponto crucial na terapia antifúngica. Com uma nova ferramenta no seu arsenal, os profissionais médicos e dentários estão mais perto do que nunca de combater eficazmente estes difíceis agentes patogénicos.

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