Nanorobotic system presenterar nya alternativ för att inrikta sig på svampinfektioner

Nanorobotic system presenterar nya alternativ för att inrikta sig på svampinfektioner

Tidsstämpel: 26 maj 2023 2:01
Källnod: 2680882
26 maj 2023 (Nanowerk Nyheter) Infektioner orsakade av svamp, som t.ex candida albicans, utgör en betydande global hälsorisk på grund av deras motståndskraft mot befintliga behandlingar, så mycket att Världshälsoorganisationen har lyft fram detta som en prioriterad fråga. Även om nanomaterial är lovande som svampdödande medel, saknar nuvarande iterationer den styrka och specificitet som behövs för snabb och målinriktad behandling, vilket leder till förlängda behandlingstider och potentiella effekter utanför målet och läkemedelsresistens. Nu, i en banbrytande utveckling med långtgående konsekvenser för global hälsa, har ett team av forskare tillsammans ledd av Hyun (Michel) Koo från University of Pennsylvania School of Dental Medicine och Edward Steager från Penns School of Engineering and Applied Science skapat en mikrorobotsystem som kan snabbt, målinriktat eliminera svamppatogener. fluorescensbild av svampaggregat 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 bildar sega biofilminfektioner som är särskilt svåra att behandla, säger Koo. "Nuvarande antifungala terapier saknar styrkan och specificiteten som krävs för att snabbt och effektivt eliminera dessa patogener, så detta samarbete bygger på vår kliniska kunskap och kombinerar Eds team och deras robotexpertis för att erbjuda ett nytt tillvägagångssätt." Teamet av forskare är en del av Penn Dentals Center for Innovation & Precision Dentistry, ett initiativ som utnyttjar ingenjörs- och beräkningsmetoder för att upptäcka ny kunskap för att lindra sjukdomar och främja innovation inom oral och kraniofacial hälsovård. För denna tidning, publicerad i Advanced Materials ("Nanozyme-based robotics approach for targeting fungal infection"), utnyttjade forskarna de senaste framstegen inom katalytiska nanopartiklar, kända som nanozymer, och de byggde robotsystem i miniatyr som kunde rikta in sig på och snabbt förstöra svampceller. De uppnådde detta genom att använda elektromagnetiska fält för att kontrollera formen och rörelserna hos dessa nanozymmikrorobotar med stor precision. "De metoder vi använder för att kontrollera nanopartiklarna i den här studien är magnetiska, vilket gör att vi kan dirigera dem till den exakta infektionsplatsen", säger Steager. "Vi använder nanopartiklar av järnoxid, som har en annan viktig egenskap, nämligen att de är katalytiska." Elektromagnetiska kärnor styr exakt uppsättningen av nanozym-bots när de riktar sig mot platsen för svampinfektion Elektromagnetiska kärnor styr exakt uppsättningen av nanozym-bots när de riktar sig mot platsen för svampinfektion. (Bild: Min Jun Oh och Seokyoung Yoon) Steagers team utvecklade rörelsen, hastigheten och formationerna av nanozymer, vilket resulterade i ökad katalytisk aktivitet, ungefär som enzymet peroxidas, som hjälper till att bryta ner väteperoxid till vatten och syre. Detta möjliggör direkt generering av höga mängder reaktiva syrearter (ROS), föreningar som har bevisade biofilmförstörande egenskaper, vid infektionsplatsen. Men det verkligt banbrytande elementet i dessa nanozymsammansättningar var en oväntad upptäckt: deras starka bindningsaffinitet till svampceller. Denna funktion möjliggör en lokal ackumulering av nanozymer exakt där svamparna finns och, följaktligen, riktad ROS-generering. "Våra nanozymenheter visar en otrolig attraktion till svampceller, särskilt jämfört med mänskliga celler," säger Steager. "Denna specifika bindningsinteraktion banar väg för en potent och koncentrerad svampdödande effekt utan att påverka andra oinfekterade områden." Tillsammans med nanozymets inneboende manövrerbarhet resulterar detta i en potent svampdödande effekt, som visar den snabba utrotningen av svampceller inom ett aldrig tidigare skådat 10-minutersfönster. Ser fram emot, ser teamet potentialen i denna unika nanozymbaserade robotteknik, eftersom de införlivar nya metoder för att automatisera kontroll och leverans av nanozymer. Löftet det har för svampdödande terapi är bara början. Dess exakta inriktning, snabba verkan tyder på potential för behandling av andra typer av envisa infektioner. "Vi har upptäckt ett kraftfullt verktyg i kampen mot patogena svampinfektioner", säger Koo. ”Det vi har uppnått här är ett betydande steg framåt, men det är också bara det första steget. De magnetiska och katalytiska egenskaperna i kombination med oväntad bindningsspecificitet till svampar öppnar spännande möjligheter för en automatiserad "mål-binda-och-döda" svampdödande mekanism. Vi är angelägna om att gräva djupare och frigöra dess fulla potential.” Denna robotteknik öppnar upp en ny gräns i kampen mot svampinfektioner och markerar en central punkt i antimykotisk terapi. Med ett nytt verktyg i sin arsenal är läkare och tandläkare närmare än någonsin att effektivt bekämpa dessa svåra patogener.

Tidsstämpel:

Mer från Nanoverk