Nanorobotski sistem predstavlja nove možnosti za ciljanje na glivične okužbe

Nanorobotski sistem predstavlja nove možnosti za ciljanje na glivične okužbe

Časovni žig: 26. maj 2023 2:01
Izvorno vozlišče: 2680882
26. maj 2023 (Nanowerk novice) Okužbe, ki jih povzročajo glive, kot npr Candida albicans, zaradi svoje odpornosti na obstoječe načine zdravljenja predstavljajo veliko svetovno tveganje za zdravje, tako da je Svetovna zdravstvena organizacija to izpostavila kot prednostno vprašanje. Čeprav so nanomateriali obetavni kot protiglivična sredstva, trenutnim ponovitvam primanjkuje moči in specifičnosti, potrebne za hitro in ciljno zdravljenje, kar vodi do podaljšanih časov zdravljenja in morebitnih neciljnih učinkov ter odpornosti na zdravila. Zdaj, v prelomnem razvoju z daljnosežnimi posledicami za globalno zdravje, je skupina raziskovalcev, ki jo skupaj vodita Hyun (Michel) Koo z Univerze v Pennsylvanii School of Dental Medicine in Edward Steager s Penn's School of Engineering and Applied Science, ustvarila mikrorobotski sistem, ki je sposoben hitrega ciljnega odstranjevanja glivičnih patogenov. fluorescenčna slika glivnih agregatov Candida albicans je vrsta kvasovk, ki je običajen del človeške mikrobiote, vendar lahko povzroči tudi hude okužbe, ki predstavljajo veliko globalno tveganje za zdravje zaradi svoje odpornosti na obstoječa zdravljenja, tako da je Svetovna zdravstvena organizacija to izpostavila kot prednostno vprašanje. Zgornja slika prikazuje pred (levo) in po (desno) fluorescenčno sliko glivičnih agregatov, ki jih nanocimski mikroroboti učinkovito odstranijo, ne da bi se vezali na vzorec tkiva ali ga motili. (Slika: Min Jun Oh in Seokyoung Yoon) “Candidae tvori trdovratne okužbe z biofilmom, ki jih je še posebej težko zdraviti,« pravi Koo. "Trenutne protiglivične terapije nimajo moči in specifičnosti, potrebne za hitro in učinkovito odpravo teh patogenov, zato to sodelovanje izhaja iz našega kliničnega znanja in združuje Edovo ekipo in njihovo robotsko strokovno znanje, da bi ponudili nov pristop." Skupina raziskovalcev je del Penn Dentalovega centra za inovacije in natančno zobozdravstvo, pobude, ki izkorišča inženirske in računalniške pristope za odkrivanje novega znanja za blažitev bolezni in pospeševanje inovacij v oralni in kraniofacialni zdravstveni oskrbi. Za ta članek, objavljen v Napredni materiali ("Robotski pristop na osnovi nanocimov za ciljanje na glivične okužbe"), so raziskovalci izkoristili nedavni napredek na področju katalitičnih nanodelcev, znanih kot nanocimi, in zgradili miniaturne robotske sisteme, ki bi lahko natančno ciljali in hitro uničili glivične celice. To so dosegli z uporabo elektromagnetnih polj za nadzor oblike in gibanja teh nanocimskih mikrorobotov z veliko natančnostjo. "Metode, ki jih uporabljamo za nadzor nanodelcev v tej študiji, so magnetne, kar nam omogoča, da jih usmerimo na točno lokacijo okužbe," pravi Steager. "Uporabljamo nanodelce železovega oksida, ki imajo še eno pomembno lastnost, namreč, da so katalitični." Elektromagnetna jedra natančno usmerjajo nanocimske robote, ko ciljajo na mesto glivične okužbe Elektromagnetna jedra natančno usmerjajo nanocimske robote, ko ciljajo na mesto glivične okužbe. (Slika: Min Jun Oh in Seokyoung Yoon) Steagerjeva ekipa je razvila gibanje, hitrost in tvorbo nanocimov, kar je povzročilo izboljšano katalitično aktivnost, podobno kot encim peroksidaza, ki pomaga razgraditi vodikov peroksid v vodo in kisik. To neposredno omogoča ustvarjanje velikih količin reaktivnih kisikovih spojin (ROS), spojin, ki imajo dokazane lastnosti uničevanja biofilma, na mestu okužbe. Vendar je bil resnično pionirski element teh sklopov nanocimov nepričakovano odkritje: njihova močna vezavna afiniteta na glivične celice. Ta funkcija omogoča lokalizirano kopičenje nanocimov točno tam, kjer se glive nahajajo, in posledično ciljno generiranje ROS. »Naši sklopi nanocimov kažejo neverjetno privlačnost za glivične celice, zlasti v primerjavi s človeškimi celicami,« pravi Steager. "Ta specifična vezavna interakcija utira pot močnemu in koncentriranemu protiglivičnemu učinku, ne da bi vplivala na druga neokužena področja." Skupaj z inherentno manevrsko sposobnostjo nanocima ima to za posledico močan protiglivični učinek, ki dokazuje hitro izkoreninjenje glivičnih celic v 10-minutnem oknu brez primere. V prihodnosti skupina vidi potencial tega edinstvenega robotskega pristopa, ki temelji na nanocimih, saj vključujejo nove metode za avtomatiziran nadzor in dostavo nanocimov. Obljuba, ki jo ima za protiglivično terapijo, je šele začetek. Njegovo natančno usmerjanje in hitro delovanje nakazujeta potencial za zdravljenje drugih vrst trdovratnih okužb. "Odkrili smo močno orodje v boju proti patogenim glivičnim okužbam," pravi Koo. »Kar smo dosegli tukaj, je pomemben korak naprej, vendar je tudi le prvi korak. Magnetne in katalitične lastnosti v kombinaciji z nepričakovano specifičnostjo vezave na glive odpirajo vznemirljive priložnosti za avtomatiziran protiglivični mehanizem "target-bind-and-kill". Želimo se poglobiti in sprostiti njegov polni potencial.« Ta robotski pristop odpira novo mejo v boju proti glivičnim okužbam in označuje osrednjo točko protiglivične terapije. Z novim orodjem v svojem arzenalu so zdravstveni in zobozdravstveni strokovnjaki bližje kot kdaj koli prej učinkovitemu boju proti tem težavnim patogenom.

Časovni žig:

Več od Nanowerk