Kleine lichtgevoelige magnetische robots kunnen bacteriële infecties in sinussen opruimen

Kleine magnetische bots die door licht worden geactiveerd, kunnen bacteriële infecties diep in de sinusholten wissen en vervolgens worden verdreven door de neus uit te blazen.

Een nieuwe studie gepubliceerd in Wetenschapsrobotica onthulde koper single-atom-atoom-gedoteerde bismut oxoiodide microbots, elk kleiner dan een korrel zout, die kan worden gevolgd en geleid naar de locatie van infectie via röntgenbeeldvorming, waardoor een precieze, minimaal invasieve therapeutische strategie wordt geboden om sinusitis klinisch te beheren.

Sinusitis is een veel voorkomende ademhalingsaandoening die vaak gekoppeld is aan biofilm geproduceerd door bacteriën zoals Streptococcus pyogenes. Deze aandoening veroorzaakt ontsteking van de sinusvoering en leidt tot symptomen zoals nasale congestie, verminderd reukvermogen, gezichtspijn en, in sommige verschrikkelijke gevallen, zelfs geheugenstoornissen.

Complexe microbiële gemeenschappen, zoals die betrokken bij sinusitis, vormen vaak biofilms – gestructureerde assemblages waarbij meerdere micro -organismen zich hechten aan een oppervlak en polymere stoffen afscheiden. Deze secreties creëren een driedimensionale steiger die de microbiële kolonie beschermt tegen externe bedreigingen, zoals antibiotica en fysieke verstoringen.

Bovendien kunnen ontstekingsreacties veroorzaakt door bacteriële infecties in diepe sinusholten leiden tot de vorming van pus, die zeer viskeus is en kan fungeren als een biologische barrière, waardoor conventionele behandelingen de geïnfecteerde locatie kunnen bereiken.

Deze obstakels maken het uiterst moeilijk om sinusinfecties te behandelen, een regio die al moeilijk te bereiken is vanwege de enge openingen.

Ongeveer 8-13% van de wereldbevolking heeft te maken met chronische sinusitis, en invasieve chirurgische procedures zouden niet de enige manier moeten zijn om dit probleem te behandelen.

De onderzoekers introduceerden een minimaal invasieve benadering voor de behandeling van de infectie met behulp van hun nieuwe fotokatalytische microrobots, bestaande uit koper single-single-atom-gedoteerde bismut oxoiodide in een hemisferische kern-shell-structuur met een diameter van ongeveer 3 μm. Ze hebben deze microbots precies afgeleverd in de sinusholten van konijnen in pre-klinische proeven door een magnetisch geleide optische vezel.

De geïnjecteerde microbotzwerm werd vervolgens continu bestraald met zichtbaar licht, waardoor een fotothermisch effect werd geïnitieerd dat de viscositeit van de pus aanzienlijk verminderde. Eenmaal drijvend in een meer vloeibaar pus, was de CBMR -zwerm drie keer effectiever in het bereiken en behandelen van de geïnfecteerde site.

Bij het bereiken van de infectieplaats produceerden de bots grote hoeveelheden reactieve zuurstofspecies (ROS), mogelijk gemaakt door het synergetische effect van koperen enkele atomen en bismut oxoiodide (BIOI) fotokatalyse.

Deze zeer reactieve ROS-moleculen braken niet alleen de biofilm af, maar doodden ook de infectie-veroorzakende bacteriën. In het konijnen -sinusitis -model wist deze behandelingsstrategie de infectie effectief zonder significante weefselschade of bijwerkingen te veroorzaken.

Een minimaal invasieve methode die verlichting biedt aan miljoenen met terugkerende sinusinfecties opent ook de mogelijkheid dat deze aanpak wordt aangepast voor andere diepgewortelde of met slijmbeschermde infecties, zoals die in de longen of spijsverteringskanaal.