Investigadores de la Universidad de Pensilvania han desarrollado nanorobots que pueden viajar al sitio de una infección por hongos bajo la influencia de un campo magnético externo, unirse a las células del hongo y luego liberar especies reactivas de oxígeno para destruir completamente el hongo. Estas diminutas partículas son un ejemplo de nanopartículas catalíticas, que los investigadores denominaron "nanozimas". Fabricados con óxido de hierro, son maniobrables bajo la influencia de campos magnéticos, lo que permite a los investigadores localizarlos en una parte específica del cuerpo. En las pruebas realizadas hasta ahora, se ha demostrado que los nanorobots destruyen las biopelículas fúngicas, que son particularmente difíciles de tratar con medicamentos antimicóticos convencionales.
Las infecciones por hongos pueden ser un desafío importante, particularmente si el hongo infeccioso forma una biopelícula espesa que los medicamentos antimicóticos convencionales pueden tener dificultades para penetrar. "Candidae forma tenaces infecciones por biopelículas que son particularmente difíciles de tratar", dijo Hyun Koo, investigador involucrado en el estudio. "Las terapias antimicóticas actuales carecen de la potencia y la especificidad necesarias para eliminar rápida y eficazmente estos patógenos, por lo que esta colaboración se basa en nuestro conocimiento clínico y combina el equipo de Ed [Edward Steager de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Penn] y su experiencia en robótica para ofrecer una nueva acercarse."
La imagen de arriba muestra una imagen de fluorescencia de antes (izquierda) y después (derecha) de biopelículas fúngicas dirigidas con precisión por microrobots de nanozimas sin unirse ni alterar la muestra de tejido. (Imagen: Min Jun Oh y Seokyoung Yoon)
Las diminutas estructuras consisten en nanopartículas de óxido de hierro que pueden controlarse estrechamente mediante campos magnéticos externos. "Los métodos que utilizamos para controlar las nanopartículas en este estudio son magnéticos, lo que nos permite dirigirlas al lugar exacto de la infección", dijo Steager. "Utilizamos nanopartículas de óxido de hierro, que tienen otra propiedad importante: son catalíticas".
Estas propiedades catalíticas recuerdan a la enzima peroxidasa, que ayuda a descomponer el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Sin embargo, esto también da como resultado la creación de grandes cantidades de especies reactivas de oxígeno, que pueden dañar y destruir rápidamente las células vivas cercanas. Este es el mecanismo de acción mediante el cual los nanorobots pueden destruir las biopelículas fúngicas.
Sin embargo, los nanorobots también poseen otra propiedad inesperada que les ayuda enormemente en su búsqueda por destruir estas biopelículas. Parecen sentirse muy atraídos por las células fúngicas y se unirán estrechamente dentro de dichas biopelículas y mostrarán menos afinidad por las células humanas, lo que mejorará enormemente su especificidad y perfil de seguridad.
"Nuestros conjuntos de nanozimas muestran una atracción increíble hacia las células fúngicas, particularmente en comparación con las células humanas", dijo Steager. "Esta interacción de unión específica allana el camino para un efecto antifúngico potente y concentrado sin afectar otras áreas no infectadas".
Estudio en materiales avanzados : enfoque robótico basado en nanozimas para combatir la infección por hongos