Infezioni causate da funghi, come candida albicansrappresentano un rischio sanitario globale significativo a causa della loro resistenza ai trattamenti esistenti, tanto che l’Organizzazione mondiale della sanità lo ha evidenziato come una questione prioritaria.
Sebbene i nanomateriali si mostrino promettenti come agenti antimicotici, le attuali iterazioni mancano della potenza e della specificità necessarie per un trattamento rapido e mirato, portando a tempi di trattamento prolungati e potenziali effetti fuori bersaglio e resistenza ai farmaci.
Ora, in uno sviluppo rivoluzionario con implicazioni di vasta portata per la salute globale, un team di ricercatori guidato congiuntamente da Hyun (Michel) Koo della University of Pennsylvania School of Dental Medicine e Edward Steager della Penn’s School of Engineering and Applied Science ha creato un sistema microrobotico in grado di eliminare in modo rapido e mirato i patogeni fungini.
“Candidae forma tenaci infezioni da biofilm che sono particolarmente difficili da trattare”, afferma Koo. “Le attuali terapie antifungine mancano della potenza e della specificità necessarie per eliminare rapidamente ed efficacemente questi agenti patogeni, quindi questa collaborazione attinge dalle nostre conoscenze cliniche e unisce il team di Ed e la loro esperienza robotica per offrire un nuovo approccio”.
Il team di ricercatori fa parte del Center for Innovation & Precision Dentistry di Penn Dental, un’iniziativa che sfrutta approcci ingegneristici e computazionali per scoprire nuove conoscenze per la mitigazione delle malattie e promuovere l’innovazione dell’assistenza sanitaria orale e craniofacciale.
Per questo articolo, pubblicato in Materiale avanzato, i ricercatori hanno sfruttato i recenti progressi nelle nanoparticelle catalitiche, note come nanozimi, e hanno costruito sistemi robotici in miniatura che potrebbero mirare con precisione e distruggere rapidamente le cellule fungine. Hanno ottenuto questo risultato utilizzando campi elettromagnetici per controllare la forma ei movimenti di questi microrobot nanozimi con grande precisione.
“I metodi che utilizziamo per controllare le nanoparticelle in questo studio sono magnetici, il che ci consente di indirizzarli verso l’esatta posizione dell’infezione”, afferma Steager. “Usiamo nanoparticelle di ossido di ferro, che hanno un’altra importante proprietà, vale a dire che sono catalitiche”.
Il team di Steager ha sviluppato il movimento, la velocità e le formazioni dei nanozimi, che hanno portato a una maggiore attività catalitica, proprio come l’enzima perossidasi, che aiuta a scomporre il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno. Ciò consente direttamente la generazione di elevate quantità di specie reattive dell’ossigeno (ROS), composti che hanno comprovate proprietà di distruzione del biofilm, nel sito di infezione.
Tuttavia, l’elemento veramente pionieristico di questi assemblaggi di nanozimi è stata una scoperta inaspettata: la loro forte affinità di legame con le cellule fungine. Questa caratteristica consente un accumulo localizzato di nanozimi proprio dove risiedono i funghi e, di conseguenza, una generazione mirata di ROS.
“I nostri assemblaggi di nanozimi mostrano un’incredibile attrazione per le cellule fungine, in particolare se confrontate con le cellule umane”, afferma Steager. “Questa specifica interazione di legame apre la strada a un effetto antimicotico potente e concentrato senza intaccare altre aree non infette”.
Insieme alla manovrabilità intrinseca del nanozima, questo si traduce in un potente effetto antimicotico, dimostrando la rapida eradicazione delle cellule fungine entro una finestra di 10 minuti senza precedenti.
Guardando al futuro, il team vede il potenziale di questo esclusivo approccio robotico basato sui nanozimi, poiché incorpora nuovi metodi per automatizzare il controllo e la consegna dei nanozimi. La promessa che detiene per la terapia antifungina è solo l’inizio. Il suo targeting preciso e l’azione rapida suggeriscono il potenziale per il trattamento di altri tipi di infezioni ostinate.
“Abbiamo scoperto un potente strumento nella lotta contro le infezioni fungine patogene”, afferma Koo. “Quello che abbiamo ottenuto qui è un significativo balzo in avanti, ma è anche solo il primo passo. Le proprietà magnetiche e catalitiche combinate con l’inaspettata specificità di legame ai funghi aprono interessanti opportunità per un meccanismo antifungino automatizzato “lega e uccidi”. Siamo ansiosi di approfondire e sbloccare il suo pieno potenziale”.
Questo approccio robotico apre una nuova frontiera nella lotta alle infezioni fungine e segna un punto cardine nella terapia antimicotica. Con un nuovo strumento nel loro arsenale, i professionisti medici e dentistici sono più vicini che mai a combattere efficacemente questi difficili agenti patogeni.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
