Sciogliere i batteri resistenti con le nanoparticelle

I batteri sono attualmente in vantaggio nella corsa agli armamenti "umanità contro batteri". Le nostre armi miracolose di un tempo, gli antibiotici, stanno fallendo sempre più contro i germi che usano manovre complicate per proteggersi dagli effetti dei farmaci. Alcune specie si ritirano addirittura all'interno delle cellule del corpo umano, dove rimangono indisturbate dal sistema immunitario. Questi agenti patogeni particolarmente temuti includono gli stafilococchi multiresistenti (MRSA), che possono causare malattie potenzialmente letali come l'avvelenamento del sangue o la polmonite.

Un team di ricercatori dell'ETH di Zurigo e dell'Empa ha sviluppato nanoparticelle che utilizzano un meccanismo d'azione completamente diverso da quello degli antibiotici convenzionali per individuare e rendere innocui i germi nei loro nascondigli: Mentre gli antibiotici hanno difficoltà a penetrare nelle cellule del corpo, queste nanoparticelle sono in grado di infiltrarsi all'interno della cellula infetta. Una volta lì, combattono i batteri.

Biovetro e metallo

Il team, guidato da Inge Herrmann, professoressa di sistemi di nanoparticelle presso l'ETH di Zurigo e ricercatrice presso l'Empa di San Gallo, ha utilizzato il materiale ossido di cerio, che nella sua forma di nanoparticella ha un effetto antibatterico e antinfiammatorio. I ricercatori hanno combinato l'ossido di cerio con un materiale ceramico bioattivo, noto come bioglass, e hanno prodotto ibridi di nanoparticelle dai due materiali.

Nella piastra di Petri e utilizzando la microscopia elettronica, hanno studiato le interazioni tra le nanoparticelle ibride, le cellule del corpo e i batteri. Quando gli scienziati hanno trattato le cellule infettate da batteri con le nanoparticelle, i batteri all'interno delle cellule hanno iniziato a dissolversi. Tuttavia, se i ricercatori hanno bloccato l'assorbimento delle particelle ibride nelle cellule, anche l'effetto antibatterico si è interrotto.

Formazione di resistenza meno probabile

L'esatto meccanismo d'azione delle particelle contenenti cerio non è ancora del tutto chiaro. ? stato dimostrato che anche altri metalli hanno effetti antimicrobici. Tuttavia, il cerio è meno tossico per le cellule del corpo rispetto all'argento, ad esempio. I ricercatori ipotizzano attualmente che le nanoparticelle agiscano sulla membrana cellulare dei batteri, creando composti reattivi di ossigeno che portano alla distruzione dei germi. Poiché la membrana cellulare delle cellule umane ha una struttura diversa da quella dei batteri, le cellule del corpo sono risparmiate da questo processo.

I ricercatori ritengono che tale meccanismo ridurrebbe presumibilmente lo sviluppo della resistenza. In seguito, gli scienziati intendono analizzare più dettagliatamente l'interazione delle particelle nel processo di infezione, al fine di ottimizzare ulteriormente la struttura e la composizione delle nanoparticelle. Il loro obiettivo è sviluppare un agente antibatterico semplice e robusto che sia efficace all'interno delle cellule infette.

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