纳米机器人系统提供了针对真菌感染的新选择

26年2023月XNUMX日（Nanowerk新闻) 真菌引起的感染，例如 白色念珠菌由于它们对现有治疗方法产生耐药性，对全球健康构成重大风险，以至于世界卫生组织已将其列为优先问题。尽管纳米材料显示出作为抗真菌剂的前景，但目前的迭代缺乏快速和有针对性的治疗所需的效力和特异性，导致治疗时间延长以及潜在的脱靶效应和耐药性。现在，在一项对全球健康具有深远影响的突破性进展中，由宾夕法尼亚大学牙科医学院的 Hyun (Michel) Koo 和宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院的 Edward Steager 联合领导的研究小组创建了一个能够快速、有针对性地消除真菌病原体的微型机器人系统。 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) “念珠菌科 形成顽固的生物膜感染，特别难以治疗，”Koo 说。 “当前的抗真菌疗法缺乏快速有效消除这些病原体所需的效力和特异性，因此这次合作借鉴了我们的临床知识，并结合了 Ed 的团队和他们的机器人专业知识，提供了一种新方法。”该研究团队是宾夕法尼亚大学牙科创新与精密牙科中心的一部分，该计划利用工程和计算方法来发现缓解疾病的新知识并推进口腔和颅面医疗保健创新。对于这篇论文，发表于 先进材料 ("Nanozyme-based robotics approach for targeting fungal infection"），研究人员利用催化纳米粒子（称为纳米酶）的最新进展，他们构建了微型机器人系统，可以准确瞄准并快速破坏真菌细胞。他们通过使用电磁场以高精度控制这些纳米酶微型机器人的形状和运动来实现这一目标。 “在这项研究中，我们用来控制纳米粒子的方法是磁性的，这使我们能够将它们引导到确切的感染位置，”斯蒂格说。 “我们使用氧化铁纳米粒子，它有另一个重要的特性，即它们具有催化作用。” 电磁核心精确引导纳米酶机器人阵列瞄准真菌感染部位。 （图片：Min Jun Oh 和 Seokyoung Yoon）Steager 的团队开发了纳米酶的运动、速度和结构，从而增强了催化活性，就像过氧化物酶一样，有助于将过氧化氢分解为水和氧气。这直接导致感染部位产生大量活性氧（ROS），这种化合物已被证明具有破坏生物膜的特性。然而，这些纳米酶组装体的真正开创性元素是一个意想不到的发现：它们对真菌细胞具有很强的结合亲和力。这一特性使得纳米酶能够在真菌所在的地方精确地进行局部积累，从而产生有针对性的 ROS。 “我们的纳米酶组件对真菌细胞显示出令人难以置信的吸引力，特别是与人类细胞相比，”斯蒂格说。 “这种特异性结合相互作用为有效且集中的抗真菌作用铺平了道路，而不会影响其他未感染的区域。”再加上纳米酶固有的可操作性，这会产生有效的抗真菌作用，证明可以在前所未有的 10 分钟窗口内快速消灭真菌细胞。展望未来，该团队看到了这种独特的基于纳米酶的机器人方法的潜力，因为他们采用了新方法来自动控制和交付纳米酶。它对抗真菌治疗的承诺仅仅是一个开始。其精确的靶向性、快速的作用表明其具有治疗其他类型的顽固感染的潜力。 “我们发现了一种对抗致病真菌感染的强大工具，”Koo 说。 “我们在这里取得的成就是一个重大飞跃，但这也只是第一步。磁性和催化特性与意想不到的真菌结合特异性相结合，为自动化“目标结合和杀死”抗真菌机制提供了令人兴奋的机会。我们渴望更深入地研究并释放其全部潜力。”这种机器人方法开辟了对抗真菌感染的新领域，并标志着抗真菌治疗的关键点。借助他们的武器库中的新工具，医疗和牙科专业人员比以往任何时候都更接近于有效对抗这些困难的病原体。

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63066.php