Le punte di titanio uccidono i farmaci contro i superbatteri

Ispirandosi alle strutture che uccidono i batteri viste sulle ali di alcuni insetti, i ricercatori hanno sviluppato un modo senza farmaci per uccidere i microbi resistenti ai farmaci che comunemente causano infezioni contratte in ospedale. La loro tecnica è un modo nuovo ed efficace per affrontare il problema dei superbatteri resistenti agli antibiotici.

La chirurgia può portare a infezioni e, con l’aumento dei microbi resistenti ai farmaci, fornire un trattamento efficace sta diventando sempre più difficile. Sebbene i batteri siano solitamente i principali colpevoli delle infezioni, anche le specie resistenti ai farmaci di Candida, un tipo di fungo, si stanno rivelando problematiche. Non solo possono colonizzare e formare efficacemente biofilm sui materiali impiantati, causando infezioni contratte in ospedale, ma portano anche a scarsi risultati clinici.

Quando inseriscono oggetti come le anche in titanio o le protesi dentarie, i medici utilizzano una serie di rivestimenti antimicrobici, sostanze chimiche e antibiotici per prevenire lo sviluppo di infezioni. Ma queste misure non saranno altrettanto efficaci, o non saranno affatto efficaci, se il microbo in questione ha sviluppato resistenza.

Ma i ricercatori della RMIT University hanno escogitato un nuovo modo, senza farmaci, per uccidere i superbatteri, ispirato alla superficie antimicrobica sulle ali di alcuni insetti. Insetti come libellule, cicale e libellule hanno minuscoli pilastri – nanopilastri – sulla superficie delle loro ali che agiscono come un “meccano-biocida”, separando fisicamente le cellule batteriche e uccidendole.

"È come allungare un guanto di lattice", ha detto Elena Ivanova, autrice corrispondente dello studio. "Mentre si allunga lentamente, il punto più debole del lattice diventerà più sottile e alla fine si strapperà."

Quindi, i ricercatori hanno iniziato a creare il proprio meccano-biocida, sviluppando una superficie di titanio ricoperta da punte in microscala appositamente progettate, ciascuna delle dimensioni di una cellula batterica, utilizzando una tecnica chiamata incisione al plasma.

Hanno testato l’efficacia della superficie nell’uccidere la Candida multiresistente ai farmaci e hanno scoperto che circa la metà delle cellule venivano distrutte subito dopo il contatto con le punte. Significativamente, l’altra metà – le cellule che non sono state immediatamente distrutte – sono state ferite abbastanza da non essere in grado di riprodursi o causare infezioni.

"Le cellule di Candida danneggiate hanno subito un intenso stress metabolico, impedendo il processo in cui si riproducono per creare un biofilm fungino mortale, anche dopo sette giorni", ha affermato Denver Linklater, uno dei coautori dello studio. “Non potevano essere rianimati in un ambiente non stressante e alla fine si spegnevano in un processo noto come apoptosi o morte cellulare programmata”.

La superficie micropillare in titanio si era già rivelata efficace contro due agenti patogeni comuni, lo Staphylococcus aureus ("Golden Staph") e il batterio Pseudomonas aeruginosa, in un precedente studio pubblicato sulla rivista Materialia.

"Il fatto che le cellule siano morte dopo il contatto iniziale con la superficie - alcune per rottura e altre per morte cellulare programmata subito dopo - suggerisce che la resistenza a queste superfici non sarà sviluppata", ha detto Ivanovna. “Si tratta di una scoperta significativa e suggerisce anche che potrebbe essere necessario ripensare il modo in cui misuriamo l’efficacia delle superfici antimicrobiche”.

I ricercatori affermano che la tecnica relativamente semplice di incisione al plasma utilizzata per creare le punte potrebbe essere applicata a un’ampia gamma di materiali e applicazioni.

“Questa nuova tecnica di modificazione della superficie potrebbe avere potenziali applicazioni nei dispositivi medici, ma potrebbe anche essere facilmente ottimizzata per applicazioni dentali o per altri materiali come i banchi in acciaio inossidabile utilizzati nella preparazione del cibo e nell’agricoltura”, ha affermato Ivanovna.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Advanced Materials Interfaces.

Fonte: Università RMIT