As infecções causadas por fungos, como Candida albicans, representam um risco significativo para a saúde global devido à sua resistência aos tratamentos existentes, tanto que a Organização Mundial da Saúde o destacou 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 fora do alvo e resistência aos medicamentos.

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

"Candidae forma infecções de biofilme tenazes que são particularmente difíceis de tratar", diz Koo. “As terapias antifúngicas atuais carecem da potência e especificidade necessárias para eliminar esses patógenos de maneira rápida e eficaz, portanto, essa colaboração se baseia em nosso conhecimento clínico e combina a equipe de Ed e sua experiência em robótica para oferecer uma nova abordagem”.

A equipe de pesquisadores faz parte do Centro de Inovação e Odontologia de Precisão da Penn Dental, 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 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", diz Steager. “Usamos nanopartículas de óxido de ferro , que têm outra propriedade importante, ou seja, são catalíticas”.

A equipe de Steager desenvolveu o movimento, velocidade e formações de nanozimas, que resultaram em maior atividade catalítica, bem como 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 mostram uma atração incrível para as células fúngicas, especialmente quando comparadas às células humanas", diz Steager. “Essa interação de ligação específica abre caminho para um efeito antifúngico potente e concentrado sem afetar outras áreas não infectadas”.

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 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", diz Koo. "O que alcançamos 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 'alvo-ligar-e-matar'. Estamos ansiosos para aprofundar e liberar todo o seu potencial."

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 odontológicos estão mais próximos do que nunca de combater efetivamente esses patógenos difíceis.