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A infecção teimosa do pé de atleta que cerca de 70% das pessoas contraem em algum momento de suas vidas pode se tornar muito mais fácil de se livrar graças a brocas em nanoescala ativadas por luz visível.
Comprovadamente eficazes contra bactérias infecciosas resistentes a antibióticos e células cancerígenas, as máquinas moleculares desenvolvidas pelo químico da Rice University James Tour e colaboradores são igualmente boas no combate a fungos infecciosos, de acordo com um novo estudo publicado na Advanced Science.
Com base no trabalho do Prêmio Nobel Bernard Feringa, as máquinas moleculares do grupo Tour são compostos em nanoescala cuja cadeia de átomos em forma de remo se move em uma única direção quando exposta à luz visível. Isso causa um movimento de perfuração que permite que as máquinas perfurem a superfície das células, matando-as.
“O Dr. Tour colocou a questão de saber se eles também podem matar fungos, que nunca haviam sido explorados antes”, disse a principal coautora Ana Santos, ex-aluna de Rice que atualmente é Marie Curie Global Postdoctoral Fellow na Fundación Instituto de Investigación Sanitaria Islas. Baleares na Espanha. “Nosso estudo é o primeiro a mostrar que, de fato, essas moléculas também podem ser eficazes contra fungos.”
As infecções fúngicas representam uma ameaça particular para pacientes com sistema imunológico enfraquecido, como pacientes com câncer e receptores de transplante. O custo do tratamento de infecções bacterianas somente nos EUA é estimado em mais de US$ 7 bilhões por ano.
O COVID-19 piorou as coisas. Os imunossupressores foram amplamente utilizados no início da pandemia para reduzir o risco de danos a órgãos a longo prazo causados por um sistema imunológico hiperativo em resposta ao vírus, uma tática que permitiu a proliferação de infecções fúngicas.
“Após a primeira onda da pandemia, os médicos começaram a observar um aumento nos casos de mucormicose, ou ‘fungo preto’, uma infecção fúngica normalmente rara que causa uma doença semelhante à pneumonia, como resultado do uso excessivo de drogas imunossupressoras. “, disse Santos. “Queremos desenvolver uma maneira de combater infecções fúngicas que não sobrecarreguem ainda mais um sistema imunológico enfraquecido e esperamos que essas máquinas moleculares possam ser uma maneira de fazer isso”.
Santos disse que o uso excessivo de antifúngicos na agricultura também está contribuindo para a resistência em humanos.
“Este é um fenômeno emergente que estamos apenas começando a entender”, disse ela. “Os antifúngicos são usados na agricultura para combater os danos às plantações causados por infestações fúngicas. No entanto, a maioria dos antifúngicos usados na agricultura também é usada em humanos. Portanto, o uso excessivo de antifúngicos pode levar à resistência não apenas nos fungos que causam doenças de plantas, mas também em outros fungos, incluindo aqueles que podem ser prejudiciais aos seres humanos.”
Em contraste com a maioria dos antifúngicos, o desenvolvimento de resistência às brocas de nanoescala ativadas por luz visível não foi detectado. Girando de 2 a 3 milhões de vezes por segundo, seus rotores causam a desintegração das células fúngicas, interrompendo seu metabolismo.
“Existem apenas algumas classes de antifúngicos em uso clínico”, disse Santos. “Esses antifúngicos convencionais geralmente empregam um dos poucos mecanismos de ação diferentes, incluindo a inibição da síntese da parede celular fúngica, visando a membrana celular fúngica ou inibindo a produção de ergosterol, que é um componente essencial para a estrutura normal da membrana celular fúngica.
“Nossas moléculas diferem dos antifúngicos convencionais porque visam especificamente o que chamamos de usinas de força da célula, ou seja, as mitocôndrias”, continuou ela. As mitocôndrias são responsáveis pela produção de trifosfato de adenosina, ou ATP, que impulsiona o metabolismo celular.
“Ao atingir as mitocôndrias, nossas moléculas interrompem o metabolismo da célula, resultando em um desequilíbrio energético geral que leva a um fluxo descontrolado de água e íons como o cálcio para dentro da célula, causando a explosão da célula”, explicou Santos.
Tour é o TT e WF Chao Professor de Química e professor de ciência de materiais e nanoengenharia. O estudante de pós-graduação de Rice, Jacob L. Beckham, é um dos principais co-autores do estudo junto com Santos.
Programa Horizon 2020 da União Europeia (843116), National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program, Discovery Institute, Robert A. Welch Foundation (C-2017-20190330) e DEVCOM Army Research Laboratory (W911NF-19-2-0269 , W911NF-18-2-0234) apoiou a pesquisa.
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