Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Nanozym-aktiverede nanodecoys:En ny strategi til bekæmpelse af urinvejsinfektioner

Urinvejsinfektioner (UVI'er), almindelige bakterielle infektioner i samfund og medicinske faciliteter, formidles hovedsageligt af FimH. Glykanstederne af uromodulinproteinet spiller en afgørende rolle i beskyttelsen mod UTI'er ved at interagere med FimH. En bioinspireret tilgang ved hjælp af glycan-FimH-interaktioner kan effektivt reducere bakterier gennem en antiadhæsiv mekanisme og derved bremse bakteriel resistens. Typisk antiadhæsiv terapi alene lykkes dog ikke i at behandle de overdrevne reaktive oxygenarter og inflammatorisk respons under UTI'er. For at bygge bro over denne kløft blev antioxidant-nanozymer med antiadhæsiv evne udviklet som nanodecoys til at modvirke bakterier og inflammation. Specifikt blev ultrasmall dextran-coated ceria (DEC) konstrueret til at adressere UTI'er, med dextran, der blokerer FimH-adhæsion og ceria, der udviser anti-inflammatoriske egenskaber. DEC'er, der kan metaboliseres af nyrerne, reducerer bakterieindholdet i urinvejene, dæmper inflammation og vævsskader. I murine modeller behandlede DEC'er med succes akutte UTI'er, gentagne infektioner og kateterrelaterede UTI'er. Denne dobbelte tilgang fremhæver ikke kun potentialet af nanozymer til UTI'er, men foreslår også anvendelighed til andre FimH-inducerede infektioner i lunger og tarme, hvilket markerer et betydeligt fremskridt i nanozym-baserede kliniske tilgange. Kredit:ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.3c12783

Urinvejsinfektioner (UTI'er), der rammer millioner af mennesker verden over, er hovedsageligt forårsaget af uropatogene Escherichia coli (UPEC). Disse infektioner er karakteriseret ved bakteriel adhæsion og kolonisering i urinvejene, hvorved værtens immunrespons undgås. Forskere fra Nanjing University har for nylig rapporteret om en ny tilgang til bekæmpelse af urinvejsinfektioner gennem udvikling af bioinspirerede nanozymer, der fungerer som nanolokkefugle.

Nanozymerne, designet til at efterligne funktionen af ​​uromodulin (UMOD), en naturlig forsvarsmekanisme mod bakteriel invasion, tilbyder en lovende løsning. Ved at inkorporere dextran på ceria-nanopartikler simulerer nanozymerne UMOD's glykaner, hvilket effektivt hindrer adhæsionen af ​​UPEC'er.

De bioinspirerede nanozymer udviser mangefacetterede funktionaliteter, herunder anti-inflammatoriske og anti-adhæsive egenskaber, som positionerer dem som potentielle game-changers i UVI-behandling. Gennem deres unikke design kan nanozymerne opfange reaktive nitrogen- og oxygenarter (RNOS), der dannes under infektionsinduceret inflammation.

Derudover forhindrer de bakteriel adhæsion til værtsceller og abiotiske overflader, hvilket reducerer bakteriel kolonisering. Nanozymes evne til at lindre inflammation og afbøde vævsskader tilbyder en omfattende tilgang til UTI-håndtering.

I prækliniske undersøgelser med musemodeller viste nanozymerne lovende resultater i behandling af akutte UVI'er, gentagne infektioner og kateter-associerede UTI'er. De bioinspirerede nanozymer rummer et betydeligt potentiale for klinisk oversættelse ved effektivt at reducere bakteriel kolonisering og inflammation i urinvejene.

Denne innovative tilgang adresserer ikke kun de udfordringer, som traditionelle antibiotikabehandlinger udgør, men tilbyder også en sikrere og mere omfattende strategi til håndtering af UTI'er og relaterede komplikationer.

Artiklen er publiceret i tidsskriftet ACS Nano .

Flere oplysninger: Yihong Zhang et al., Bioinspired Nanozymes as Nanodecoys for Urinary Tract Infection Treatment, ACS Nano (2024). DOI:10.1021/acsnano.3c12783

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Nanjing University