Notícia

Sistema nanorrobótico pode erradicar infecções fúngicas na boca com rapidez e precisão

Dr. Min Jun Oh e Dr. Seokyoung Yoon, Universidade da Pensilvânia

Fonte

UPenn | Universidade da Pensilvânia

Data

sexta-feira, 2 junho 2023 06:20

Áreas

Bioengenharia. Biologia. Biomedicina. Bioquímica. Engenharia Biológica. Engenharia Biomédica. Física Médica. Medicina. Nanotecnologia. Odontologia. Sistemas de Controle.

Infecções causadas por fungos, como o Candida albicans, representam um risco significativo para a saúde global devido à sua resistência aos tratamentos existentes, tanto que a Organização Mundial da Saúde destacou esse tipo de infecção como uma questão prioritária.

Embora os nanomateriais se mostrem promissores como agentes antifúngicos, as iterações atuais carecem da potência e especificidade necessárias para um tratamento rápido e direcionado, levando a tempos de tratamento prolongados e potenciais efeitos adversos e resistência aos medicamentos.

Recentemente, em um desenvolvimento inovador com implicações de longo alcance para a saúde global, uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Hyun (Michel) Koo e pelo Dr. Edward Steager, professores da Escola de Medicina Dentária e da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade da Pensilvânia (UPenn), respectivamente, criou um sistema microrrobótico capaz de eliminação rápida e direcionada de patógenos fúngicos.

A equipe de pesquisadores faz parte do Centro de Inovação e Odontologia de Precisão da Universidade da Pensilvânia, uma iniciativa que utiliza abordagens de engenharia e computação para descobrir novos conhecimentos para a mitigação de doenças e promover a inovação em cuidados de saúde oral e craniofacial.

Para este artigo, publicado na revista científica Advanced Materials, os pesquisadores aproveitaram os avanços recentes em nanopartículas catalíticas, conhecidas como nanozimas, e construíram sistemas robóticos em miniatura que poderiam atingir com precisão e destruir rapidamente as células fúngicas. Eles conseguiram isso usando campos eletromagnéticos para controlar a forma e os movimentos desses microrrobôs de nanozimas com grande precisão.

“Os métodos que usamos para controlar as nanopartículas neste estudo são magnéticos, o que nos permite direcioná-los para o local exato da infecção”, disse o professor Edward Steager. “Usamos nanopartículas de óxido de ferro, que têm outra propriedade importante: são catalíticas.”

A equipe do professor Steager desenvolveu o movimento, a velocidade e as formações de nanozimas, que resultaram em maior atividade catalítica, muito parecida com a enzima peroxidase, que ajuda a quebrar o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio. Isso permite diretamente a geração de grandes quantidades de espécies reativas de oxigênio (ROS), compostos que têm propriedades comprovadas de destruição de biofilmes, no local da infecção.

No entanto, o elemento verdadeiramente pioneiro desses conjuntos de nanozimas foi uma descoberta inesperada: sua forte afinidade de ligação com as células fúngicas. Esse recurso permite um acúmulo localizado de nanozimas precisamente onde residem os fungos e, consequentemente, a geração de ROS direcionada.

“Nossos conjuntos de nanozimas mostraram uma atração incrível para as células fúngicas, especialmente quando comparadas às células humanas. Essa interação de ligação específica abre caminho para um efeito antifúngico potente e concentrado sem afetar outras áreas não infectadas”, disse o Dr. Edward Steager.

Juntamente com a manobrabilidade inerente da nanozima, isso resulta em um potente efeito antifúngico, demonstrando a rápida erradicação de células fúngicas em uma janela sem precedentes de 10 minutos.

Olhando para o futuro, a equipe vê o potencial dessa abordagem única de robótica baseada em nanozimas, pois [a tecnologia] incorpora novos métodos para automatizar o controle e a entrega de nanozimas. A promessa que representa para a terapia antifúngica é apenas o começo. Seu direcionamento preciso e ação rápida sugerem potencial para o tratamento de outros tipos de infecções persistentes.

“Descobrimos uma ferramenta poderosa na luta contra infecções fúngicas patogênicas”, disse o Dr. Hyun Koo. “O que conseguimos aqui é um salto significativo, mas também é apenas o primeiro passo. As propriedades magnéticas e catalíticas combinadas com a inesperada especificidade de ligação aos fungos abrem oportunidades interessantes para um mecanismo antifúngico automatizado de ‘ligar e matar’. Estamos ansiosos para aprofundar e entregar todo o potencial [da tecnologia]”.

Esta abordagem robótica abre uma nova fronteira na luta contra infecções fúngicas e marca um ponto crucial na terapia antifúngica. Com uma nova ferramenta em seu arsenal, os profissionais médicos e dentistas estão mais próximos do que nunca de combater efetivamente esses patógenos difíceis.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da Pensilvânia (em inglês).

Fonte: Nathi Magubane, Universidade da Pensilvânia. Imagem: fluorescência antes (à esquerda) e depois (à direita) de biofilmes fúngicos direcionados com precisão por microrrobôs de nanozimas sem ligação ou perturbação da amostra de tecido. Fonte: Dr. Min Jun Oh e Dr. Seokyoung Yoon, Universidade da Pensilvânia.

Em suas publicações, o Portal Tech4Health da Rede T4H tem o único objetivo de divulgação científica, tecnológica ou de informações comerciais para disseminar conhecimento. Nenhuma publicação do Portal Tech4Health tem o objetivo de aconselhamento, diagnóstico, tratamento médico ou de substituição de qualquer profissional da área da saúde. Consulte sempre um profissional de saúde qualificado para a devida orientação, medicação ou tratamento, que seja compatível com suas necessidades específicas.