Нанороботична система представляє нові можливості для боротьби з грибковими інфекціями

Нанороботична система представляє нові можливості для боротьби з грибковими інфекціями

Мітка часу: 26 травня 2023 2:01
Вихідний вузол: 2680882
26 травня 2023 (Новини Nanowerk) Інфекції, викликані грибками, наприклад Candida Albicans, становлять значний глобальний ризик для здоров’я через їх стійкість до існуючих методів лікування, настільки, що Всесвітня організація охорони здоров’я виділила це як пріоритетне питання. Хоча наноматеріали є багатообіцяючими як протигрибкові агенти, поточним ітераціям не вистачає ефективності та специфічності, необхідних для швидкого та цілеспрямованого лікування, що призводить до тривалого часу лікування та потенційних нецільових ефектів і стійкості до ліків. Тепер, у рамках новаторської розробки з далекосяжними наслідками для глобальної охорони здоров’я, команда дослідників під керівництвом Хюна (Мішеля) Ку зі Школи стоматологічної медицини Університету Пенсильванії та Едварда Стігера з Школи інженерії та прикладних наук Пенсільванії створила мікророботизована система, здатна швидко цілеспрямовано знищувати збудників грибкових захворювань. флуоресцентне зображення грибкових агрегатів 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 утворює стійкі інфекції біоплівки, які особливо важко лікувати», — каже Ку. «Поточним протигрибковим методам лікування бракує потужності та специфічності, необхідних для швидкого й ефективного усунення цих патогенів, тому ця співпраця базується на наших клінічних знаннях і поєднує команду Еда та їхній робототехнічний досвід, щоб запропонувати новий підхід». Команда дослідників є частиною Penn Dental Center for Innovation & Precision Dentistry, ініціативи, яка використовує інженерні та обчислювальні підходи для виявлення нових знань для пом’якшення захворювань і просування інновацій у сфері охорони здоров’я порожнини рота та черепно-лицевої системи. Для цієї статті, опублікованої в нові матеріали ("Nanozyme-based robotics approach for targeting fungal infection"), дослідники скористалися останніми досягненнями в галузі каталітичних наночастинок, відомих як нанозими, і створили мініатюрні роботизовані системи, які могли точно націлюватися та швидко знищувати грибкові клітини. Вони досягли цього, використовуючи електромагнітні поля для контролю форми та рухів цих наноферментних мікророботів з високою точністю. «Методи, які ми використовуємо для контролю наночастинок у цьому дослідженні, є магнітними, що дозволяє нам направляти їх до точного місця зараження», — говорить Стігер. «Ми використовуємо наночастинки оксиду заліза, які мають ще одну важливу властивість, а саме те, що вони каталітичні». Електромагнітні сердечники точно керують масивом нанозимних ботів, коли вони націлюються на місце грибкової інфекції Електромагнітні сердечники точно керують масивом нанозимних ботів, коли вони націлюються на місце грибкової інфекції. (Зображення: Мін Джун О та Сеокьон Юн) Команда Стігера розробила рух, швидкість і утворення наноферментів, що призвело до посилення каталітичної активності, схожої на фермент пероксидазу, який допомагає розщеплювати перекис водню на воду та кисень. Це безпосередньо дозволяє утворювати велику кількість активних форм кисню (АФК), сполук, які мають доведені властивості руйнування біоплівки, у місці інфекції. Однак по-справжньому піонерським елементом цих наноферментів стало несподіване відкриття: їх сильна спорідненість зв’язування з клітинами грибів. Ця функція дозволяє локалізоване накопичення нанозимів саме там, де знаходяться гриби, і, отже, цільове утворення АФК. «Наші збірки наноферментів виявляють неймовірну привабливість для клітин грибів, особливо в порівнянні з клітинами людини», — говорить Стігер. «Ця специфічна зв’язуюча взаємодія прокладає шлях для потужного та концентрованого протигрибкового ефекту без впливу на інші неінфіковані ділянки». У поєднанні з притаманною нанозиму маневреністю це призводить до потужного протигрибкового ефекту, демонструючи швидке знищення грибкових клітин протягом безпрецедентного 10-хвилинного вікна. Заглядаючи вперед, команда бачить потенціал цього унікального робототехнічного підходу на основі наноферментів, оскільки вони включають нові методи автоматизації контролю та доставки наноферментів. Обіцянка протигрибкової терапії це лише початок. Його точне націлювання, швидка дія дозволяють припустити можливість лікування інших типів стійких інфекцій. «Ми відкрили потужний інструмент у боротьбі з патогенними грибковими інфекціями», — каже Ку. «Того, чого ми тут досягли, є значний крок вперед, але це лише перший крок. Магнітні та каталітичні властивості в поєднанні з несподіваною специфічністю зв’язування з грибами відкривають захоплюючі можливості для автоматизованого протигрибкового механізму «зв’язування мішені та знищення». Ми прагнемо заглибитися глибше та повністю розкрити його потенціал». Цей робототехнічний підхід відкриває новий рубіж у боротьбі з грибковими інфекціями та є ключовим моментом у протигрибковій терапії. З новим інструментом у своєму арсеналі медичні та стоматологічні професіонали ближче, ніж будь-коли, до ефективної боротьби з цими складними патогенами.

Часова мітка:

Більше від Нановерк