Hệ thống nanorobotic trình bày các tùy chọn mới để nhắm mục tiêu nhiễm nấm

Hệ thống nanorobotic trình bày các tùy chọn mới để nhắm mục tiêu nhiễm nấm

Dấu thời gian: ngày 26 tháng 2023 năm 2 01:XNUMX chiều
Nút nguồn: 2680882
Ngày 26 tháng 2023 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Nhiễm trùng do nấm gây ra, chẳng hạn như Candida albicans, gây ra rủi ro sức khỏe toàn cầu đáng kể do khả năng kháng lại các phương pháp điều trị hiện tại, đến mức Tổ chức Y tế Thế giới đã nhấn mạnh đây là vấn đề ưu tiên. Mặc dù vật liệu nano tỏ ra hứa hẹn là chất chống nấm, nhưng các phương pháp lặp lại hiện tại thiếu hiệu lực và tính đặc hiệu cần thiết để điều trị nhanh chóng và nhắm mục tiêu, dẫn đến thời gian điều trị kéo dài, tác dụng ngoài mục tiêu và khả năng kháng thuốc. Giờ đây, trong một bước phát triển đột phá có ý nghĩa sâu rộng đối với sức khỏe toàn cầu, một nhóm các nhà nghiên cứu do Hyun (Michel) Koo thuộc Trường Nha khoa Đại học Pennsylvania và Edward Steager thuộc Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng của Penn dẫn đầu đã tạo ra một hệ thống vi robot có khả năng loại bỏ nhanh chóng, có mục tiêu các mầm bệnh nấm. hình ảnh huỳnh quang của tập hợp nấm 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) “ứng viên hình thành các bệnh nhiễm trùng màng sinh học dai dẳng và đặc biệt khó điều trị,” Koo nói. “Các liệu pháp chống nấm hiện tại thiếu hiệu lực và tính đặc hiệu cần thiết để loại bỏ nhanh chóng và hiệu quả các mầm bệnh này, vì vậy sự hợp tác này dựa trên kiến ​​thức lâm sàng của chúng tôi và kết hợp nhóm của Ed và chuyên môn về robot của họ để đưa ra một phương pháp tiếp cận mới.” Nhóm các nhà nghiên cứu là thành viên của Trung tâm Nha khoa Đổi mới & Chính xác của Nha khoa Penn, một sáng kiến ​​thúc đẩy các phương pháp tiếp cận kỹ thuật và tính toán để khám phá kiến ​​thức mới nhằm giảm thiểu bệnh tật và thúc đẩy đổi mới chăm sóc sức khỏe răng miệng và sọ mặt. Đối với bài viết này, được xuất bản trong Vật liệu tiên tiến ("Nanozyme-based robotics approach for targeting fungal infection"), các nhà nghiên cứu đã tận dụng những tiến bộ gần đây về hạt nano xúc tác, được gọi là nanozyme, và họ đã chế tạo các hệ thống robot thu nhỏ có thể nhắm mục tiêu chính xác và nhanh chóng tiêu diệt các tế bào nấm. Họ đạt được điều này bằng cách sử dụng trường điện từ để điều khiển hình dạng và chuyển động của các vi robot nanozyme này với độ chính xác cao. Steager cho biết: “Các phương pháp chúng tôi sử dụng để kiểm soát các hạt nano trong nghiên cứu này là từ tính, cho phép chúng tôi hướng chúng đến vị trí lây nhiễm chính xác”. “Chúng tôi sử dụng các hạt nano oxit sắt, chúng có một đặc tính quan trọng khác, đó là chúng có tính xúc tác.” Lõi điện từ hướng dẫn chính xác mảng robot nano khi chúng nhắm mục tiêu vào vị trí nhiễm nấm Các lõi điện từ hướng dẫn chính xác mảng robot nano khi chúng nhắm mục tiêu vào vị trí nhiễm nấm. (Hình ảnh: Min Jun Oh và Seokyoung Yoon) Nhóm của Steager đã phát triển chuyển động, vận tốc và sự hình thành của nanozyme, dẫn đến hoạt động xúc tác được tăng cường, giống như enzyme peroxidase, giúp phân hủy hydro peroxide thành nước và oxy. Điều này trực tiếp cho phép tạo ra một lượng lớn các loại oxy phản ứng (ROS), các hợp chất đã được chứng minh có đặc tính phá hủy màng sinh học, tại vị trí nhiễm trùng. Tuy nhiên, yếu tố tiên phong thực sự của các tổ hợp nanozyme này lại là một khám phá bất ngờ: ái lực liên kết mạnh mẽ của chúng với tế bào nấm. Tính năng này cho phép tích lũy cục bộ các nanozyme chính xác ở nơi nấm cư trú và do đó tạo ra ROS mục tiêu. Steager cho biết: “Các tổ hợp nanozyme của chúng tôi cho thấy sức hấp dẫn đáng kinh ngạc đối với tế bào nấm, đặc biệt khi so sánh với tế bào người”. “Sự tương tác liên kết cụ thể này mở đường cho tác dụng kháng nấm mạnh và tập trung mà không ảnh hưởng đến các khu vực không bị nhiễm trùng khác.” Kết hợp với khả năng cơ động vốn có của nanozyme, điều này mang lại tác dụng kháng nấm mạnh, chứng tỏ khả năng tiêu diệt nhanh chóng các tế bào nấm trong khoảng thời gian 10 phút chưa từng có. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu nhận thấy tiềm năng của phương pháp chế tạo robot dựa trên nanozyme độc ​​đáo này khi họ kết hợp các phương pháp mới để tự động hóa việc kiểm soát và phân phối các nanozyme. Lời hứa mà nó mang lại cho liệu pháp chống nấm chỉ là bước khởi đầu. Nhắm mục tiêu chính xác, hành động nhanh chóng của nó cho thấy tiềm năng điều trị các loại bệnh nhiễm trùng cứng đầu khác. Koo nói: “Chúng tôi đã phát hiện ra một công cụ mạnh mẽ trong cuộc chiến chống lại bệnh nhiễm nấm gây bệnh”. “Những gì chúng tôi đạt được ở đây là một bước nhảy vọt đáng kể, nhưng đó cũng chỉ là bước đầu tiên. Các đặc tính từ tính và xúc tác kết hợp với tính đặc hiệu liên kết bất ngờ với nấm mở ra những cơ hội thú vị cho cơ chế chống nấm 'liên kết và tiêu diệt mục tiêu' tự động. Chúng tôi mong muốn tìm hiểu sâu hơn và khai thác toàn bộ tiềm năng của nó.” Phương pháp sử dụng robot này mở ra một biên giới mới trong cuộc chiến chống nhiễm nấm và đánh dấu một điểm then chốt trong liệu pháp chống nấm. Với một công cụ mới trong kho vũ khí của mình, các chuyên gia y tế và nha khoa đang tiến gần hơn bao giờ hết đến việc chống lại những mầm bệnh khó khăn này một cách hiệu quả.

Dấu thời gian:

Thêm từ công trình nano