p (PhysOrg.com) - Uma nova pesquisa na Escola de Engenharia A. James Clark pode prevenir infecções bacterianas usando minúsculas máquinas bioquímicas - nanofábricas - que podem confundir as bactérias e impedi-las de se espalhar, sem o uso de antibióticos. p Um artigo sobre a pesquisa é apresentado nesta edição da Nature Nanotechnology . "Nanofábricas biológicas projetadas desencadeiam a resposta de detecção de quorum em bactérias-alvo, "foi de autoria do ex-aluno da Clark School Rohan Fernandes (Ph.D. '08, Bioengenharia), estudante de graduação Varnika Roy (biologia molecular e celular), estudante de graduação Hsuan-Chen Wu (bioengenharia), e seu conselheiro, William Bentley (professor e presidente, Fischell Department of Bioengineering).

p O trabalho do grupo é uma atualização de suas nanofábricas originais, desenvolvida pela primeira vez em 2007. Essas nanofábricas usavam minúsculos bits magnéticos para guiá-los até o local da infecção.

p "Este é um completamente novo, versão totalmente biológica, "ele diz." As novas nanofábricas são autoguiadas e direcionadas. Demonstramos pela primeira vez que eles são capazes de encontrar um tipo específico de bactéria e induzi-la a se comunicar, um nível muito mais refinado de automação e controle. "

p As novas nanofábricas podem dizer a diferença entre bactérias ruins (patogênicas) e boas. Por exemplo, nosso trato digestivo contém um certo nível de bactérias boas para nos ajudar a digerir os alimentos. As novas nanofábricas podem ter como alvo apenas as bactérias ruins, sem interromper os níveis de bactérias boas no trato digestivo (um efeito colateral comum de muitos antibióticos). As nanofábricas visam as bactérias diretamente, em vez de viajar por todo o corpo, outra vantagem sobre os antibióticos tradicionais.

p As células bacterianas conversam entre si em uma forma de comunicação célula a célula conhecida como sensor de quorum. Quando as células sentem que atingiram uma certa quantidade, uma infecção pode ser desencadeada. As nanofábricas biológicas desenvolvidas na Clark School podem interromper essa comunicação, interromper as ações das células e interromper uma infecção.

p Alternativamente, as nanofábricas podem induzir as bactérias a detectar um quorum muito cedo. Isso faria com que a bactéria tentasse formar uma infecção antes que houvesse células bacterianas suficientes para causar danos. Isso provocaria uma resposta natural do sistema imunológico capaz de interrompê-los sem o uso de drogas.

p Como as nanofábricas são projetadas para afetar a comunicação em vez de tentar matar as bactérias, eles podem ajudar a tratar doenças nos casos em que uma cepa de bactéria se torna resistente aos antibióticos.

p "O trabalho do Dr. Bentley é extremamente emocionante, pois ele está usando a habilidade da engenharia para" construir "usando componentes baseados na natureza, "diz Philip Leduc, professor associado dos Departamentos de Engenharia Mecânica e Biomédica e do Lane Center for Computational Biology and Biological Sciences na Carnegie Mellon University. "Compreender a ciência das células é maravilhoso, mas usar esses componentes e construir sistemas que aproveitem as vantagens biológicas é um grande passo à frente. Seu trabalho neste artigo usa sua abordagem de biologia sintética para construir novas nanofábricas em direção a novas áreas de antimicrobianos, bem como abrir novas descobertas no sensor de quorum. "

p A capacidade das nanofábricas de alterar a comunicação célula a célula não se limita ao combate a infecções.

p "As moléculas de detecção e sinalização de quorum são usadas para realizar muitas coisas, "Bentley explica." Às vezes, a doença se desenvolve porque a comunicação não está ocorrendo - um bom exemplo são os distúrbios digestivos que envolvem um desequilíbrio de bactérias no trato digestivo. Nesse caso, nanofábricas poderiam ser usadas para iniciar ou aumentar a comunicação, em vez de interrompê-la. "