ระบบหุ่นยนต์นาโนนำเสนอทางเลือกใหม่สำหรับการกำหนดเป้าหมายการติดเชื้อรา

26 พ.ค. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) การติดเชื้อที่เกิดจากเชื้อรา เช่น เชื้อ Candida albicansก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านสุขภาพทั่วโลกอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการดื้อต่อการรักษาที่มีอยู่ มากจนองค์การอนามัยโลกได้เน้นย้ำเรื่องนี้เป็นประเด็นสำคัญ แม้ว่าวัสดุนาโนจะแสดงให้เห็นว่าเป็นสารต้านเชื้อรา แต่การทำซ้ำในปัจจุบันยังขาดความแรงและความจำเพาะที่จำเป็นสำหรับการรักษาที่รวดเร็วและตรงเป้าหมาย ส่งผลให้ใช้เวลาในการรักษานานขึ้นและผลกระทบนอกเป้าหมายที่อาจเกิดขึ้น และการดื้อยา ในปัจจุบัน ในการพัฒนาที่ก้าวล้ำซึ่งมีผลกระทบอย่างกว้างไกลต่อสุขภาพทั่วโลก ทีมนักวิจัยที่นำโดยฮยอน (มิเชล) คู จากคณะทันตแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย และเอ็ดเวิร์ด สเตเกอร์ จากคณะวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ของเพนน์ ได้สร้าง ระบบไมโครโรโบติกที่สามารถกำจัดเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคได้อย่างรวดเร็วและตรงเป้าหมาย Candida albicans เป็นยีสต์สายพันธุ์ที่เป็นส่วนหนึ่งของจุลินทรีย์ในมนุษย์ตามปกติ แต่ยังสามารถทำให้เกิดการติดเชื้อที่รุนแรงซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพทั่วโลกอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการดื้อต่อการรักษาที่มีอยู่ มากจนองค์การอนามัยโลกได้เน้นย้ำสิ่งนี้ว่าเป็น ปัญหาลำดับความสำคัญ ภาพด้านบนแสดงภาพเรืองแสงก่อน (ซ้าย) และหลัง (ขวา) ของมวลรวมของเชื้อราที่ถูกกำจัดออกอย่างมีประสิทธิภาพด้วยไมโครหุ่นยนต์นาโนไซม์ โดยไม่เกาะติดหรือรบกวนตัวอย่างเนื้อเยื่อ (ภาพ: มินจุนโอ และซอกยองยุน) “แคนดิแด ก่อให้เกิดการติดเชื้อฟิล์มชีวะที่เหนียวแน่นซึ่งยากต่อการรักษาเป็นพิเศษ” Koo กล่าว “การบำบัดด้วยยาต้านเชื้อราในปัจจุบันขาดความแรงและความจำเพาะที่จำเป็นในการกำจัดเชื้อโรคเหล่านี้ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ดังนั้นความร่วมมือนี้จึงดึงมาจากความรู้ทางคลินิกของเรา และผสมผสานทีมงานของ Ed และความเชี่ยวชาญด้านหุ่นยนต์ของพวกเขาเพื่อเสนอแนวทางใหม่” ทีมนักวิจัยเป็นส่วนหนึ่งของ Center for Innovation & Precision Dentistry ของ Penn Dental ซึ่งเป็นโครงการริเริ่มที่ใช้ประโยชน์จากแนวทางทางวิศวกรรมและการคำนวณเพื่อเปิดเผยความรู้ใหม่ๆ เกี่ยวกับการบรรเทาโรค และพัฒนานวัตกรรมการดูแลสุขภาพช่องปากและกะโหลกศีรษะ สำหรับบทความนี้ตีพิมพ์ใน วัสดุขั้นสูง ("แนวทางหุ่นยนต์ที่ใช้นาโนไซม์เพื่อกำหนดเป้าหมายการติดเชื้อรา") นักวิจัยได้ใช้ประโยชน์จากความก้าวหน้าล่าสุดในอนุภาคนาโนตัวเร่งปฏิกิริยาที่เรียกว่านาโนไซม์ และสร้างระบบหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถกำหนดเป้าหมายได้อย่างแม่นยำและทำลายเซลล์เชื้อราได้อย่างรวดเร็ว พวกเขาบรรลุเป้าหมายนี้ได้โดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อควบคุมรูปร่างและการเคลื่อนไหวของไมโครโรบอตนาโนไซม์เหล่านี้ด้วยความแม่นยำสูง “วิธีที่เราใช้ควบคุมอนุภาคนาโนในการศึกษานี้เป็นแม่เหล็ก ซึ่งช่วยให้เราสามารถนำพวกมันไปยังตำแหน่งการติดเชื้อที่แน่นอนได้” Steager กล่าว “เราใช้อนุภาคนาโนของเหล็กออกไซด์ ซึ่งมีคุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่ง กล่าวคือ พวกมันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา” แกนแม่เหล็กไฟฟ้าจะนำทางอาร์เรย์ของนาโนไซม์บอทได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากพวกมันกำหนดเป้าหมายไปยังบริเวณที่มีการติดเชื้อรา (ภาพ: มิน จุน โอ และ ซอกยอง ยุน) ทีมของ Steager พัฒนาการเคลื่อนไหว ความเร็ว และการก่อตัวของนาโนไซม์ ซึ่งส่งผลให้มีการเร่งปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับเอนไซม์เปอร์ออกซิเดส ซึ่งช่วยสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ให้เป็นน้ำและออกซิเจน ซึ่งทำให้เกิดการผลิตออกซิเจนชนิดปฏิกิริยา (ROS) ในปริมาณสูงได้โดยตรง ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีคุณสมบัติในการทำลายแผ่นชีวะที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถทำลายได้ ณ บริเวณที่มีการติดเชื้อ อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบที่บุกเบิกอย่างแท้จริงของส่วนประกอบนาโนไซม์เหล่านี้คือการค้นพบที่ไม่คาดคิด นั่นคือ ความสัมพันธ์อันแน่นแฟ้นกับเซลล์เชื้อรา คุณลักษณะนี้ช่วยให้สามารถสะสมนาโนไซม์เฉพาะที่ได้อย่างแม่นยำในบริเวณที่มีเชื้อราอาศัยอยู่ และเป็นผลให้เกิดการสร้าง ROS เป้าหมาย “ส่วนประกอบนาโนไซม์ของเราแสดงให้เห็นถึงแรงดึงดูดต่อเซลล์เชื้อราอย่างเหลือเชื่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ของมนุษย์” Steager กล่าว “ปฏิสัมพันธ์ที่มีผลผูกพันเฉพาะนี้ปูทางไปสู่ฤทธิ์ต้านเชื้อราที่มีศักยภาพและเข้มข้น โดยไม่ส่งผลกระทบต่อพื้นที่อื่นๆ ที่ไม่ติดเชื้อ” เมื่อประกอบกับความคล่องตัวโดยธรรมชาติของนาโนไซม์ ส่งผลให้เกิดฤทธิ์ต้านเชื้อราที่มีศักยภาพ แสดงให้เห็นการกำจัดเซลล์เชื้อราอย่างรวดเร็วภายในกรอบเวลา 10 นาทีอย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน เมื่อมองไปข้างหน้า ทีมงานมองเห็นศักยภาพของแนวทางหุ่นยนต์ที่ใช้นาโนไซม์ที่เป็นเอกลักษณ์นี้ เนื่องจากพวกเขารวมวิธีการใหม่ๆ ในการควบคุมและส่งมอบนาโนไซม์โดยอัตโนมัติ คำมั่นสัญญาที่มีต่อการรักษาด้วยยาต้านเชื้อราเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น การกำหนดเป้าหมายที่แม่นยำและการดำเนินการที่รวดเร็วบ่งบอกถึงศักยภาพในการรักษาโรคติดเชื้อที่ดื้อรั้นประเภทอื่น ๆ “เราได้ค้นพบเครื่องมืออันทรงพลังในการต่อสู้กับการติดเชื้อราที่ทำให้เกิดโรค” Koo กล่าว “สิ่งที่เราประสบความสำเร็จที่นี่คือก้าวกระโดดครั้งสำคัญ แต่ก็เป็นเพียงก้าวแรกเท่านั้น คุณสมบัติทางแม่เหล็กและตัวเร่งปฏิกิริยารวมกับความจำเพาะในการจับกับเชื้อราที่ไม่คาดคิดเปิดโอกาสที่น่าตื่นเต้นสำหรับกลไกต้านเชื้อราแบบ 'จับเป้าหมายและฆ่า' โดยอัตโนมัติ เรากระตือรือร้นที่จะเจาะลึกและปลดล็อกศักยภาพสูงสุดของมัน” แนวทางด้านวิทยาการหุ่นยนต์นี้เปิดขอบเขตใหม่ในการต่อสู้กับการติดเชื้อรา และถือเป็นจุดสำคัญในการบำบัดด้วยยาต้านเชื้อรา ด้วยเครื่องมือใหม่ในคลังแสง ผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์และทันตกรรมจึงสามารถต่อสู้กับเชื้อโรคที่ยากลำบากเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าเดิม

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตไอสตรีม. ข้อมูลอัจฉริยะ Web3 ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
• ซื้อและขายหุ้นในบริษัท PRE-IPO ด้วย PREIPO® เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63066.php