scienziati dell'EPFL, lavorando in associazione con l'Ospedale Vallese di Sion e l'Università Fudan di Shanghai, hanno sviluppato un metodo per analizzare i batteri che, per la prima volta in assoluto, consente ai medici di vedere rapidamente esattamente quali proteine ​​sono associate alla resistenza agli antibiotici.

Alcuni batteri contengono proteine ​​che indicano resistenza agli antibiotici. Ma per individuare quelle proteine, i medici devono essere in grado di aprire le membrane dei batteri e analizzare le proteine ​​all'interno, cosa che fino ad ora era impossibile, poiché la spettrometria di massa può identificare solo piccole proteine. Però, gli scienziati del campus di Sion dell'EPFL, in collaborazione con i colleghi della Fudan University di Shanghai, hanno sviluppato un unico metodo che può essere utilizzato per analizzare un ampio spettro di proteine ​​e identificare sia i batteri che la loro resistenza agli antibiotici. Il processo combina nanoparticelle di biossido di titanio con l'energia emessa dai raggi di luce UV. La loro ricerca è stata pubblicata in Scienze chimiche .

L'OMS ha definito la resistenza batterica agli antibiotici come la più grande minaccia per la salute umana. È il risultato di medici che prescrivono eccessivamente antibiotici, che ha accelerato i normali meccanismi di difesa dei batteri, eliminando i microbi più deboli e permettendo ai più forti di sopravvivere. Nel tempo questi batteri si sono evoluti per proteggersi dagli antibiotici mediante mutazione genetica, trasmettere mutazioni genetiche alla prole o scambiare il DNA con altri batteri.

Oggi gli scienziati stanno cercando di rallentare questo processo mirando meglio a batteri specifici per prevenire la formazione di nuovi ceppi multiresistenti. Ciò significa che devono essere in grado di identificare con precisione con quali batteri hanno a che fare. Il metodo principale utilizzato negli ospedali per rilevare la resistenza agli antibiotici prevede la coltivazione di colture di batteri in presenza di antibiotici, ma questa tecnica può richiedere diverse ore o addirittura giorni. Un altro metodo prevede l'utilizzo della spettrometria di massa per analizzare i ceppi di batteri cresciuti in una capsula di Petri; i medici posizionano i batteri su una piastra d'acciaio e li irradiano con un laser. Ciò genera una nuvola di proteine ​​che possono essere analizzate per determinare il fenotipo del batterio. Ma nessuno dei due metodi è in grado di identificare proteine ​​più grandi, motivo per cui il team di ricerca ha deciso di svilupparne una nuova.

Lastre di acciaio stampate con biossido di titanio

Gli scienziati dell'EPFL, lavorando presso il Laboratorio di Elettrochimica Fisica e Analitica (LEPA) della scuola, e i loro colleghi a Shanghai hanno utilizzato lastre di acciaio che erano state stampate con nanoparticelle di biossido di titanio. "Il biossido di titanio è una polvere bianca che assorbe la luce. Quando viene colpito dai raggi UV, la polvere innesca una reazione elettrochimica che potenzia gli effetti del laser facendo letteralmente esplodere le membrane dei batteri, "dice Hubert Girault, capo della LEPA.

Questo metodo apre i batteri molto più di quelli esistenti, rilasciando una serie di molecole biologiche tra cui proteine, DNA, RNA, e lipidi. "Abbiamo esaminato principalmente le proteine, poiché sono ciò che può potenzialmente alterare o deteriorare gli antibiotici, "dice Horst Pick, un biologo che ha contribuito a sviluppare il metodo. "Ma abbiamo anche scoperto che potevamo usare la stessa tecnica di spettrometria di massa per analizzare tutti gli altri tipi di molecole rilasciate e ottenere l'"impronta digitale" dei batteri. Ciò può aiutare i medici a identificare il tipo specifico di batteri".

Come passo successivo, gli scienziati sperano di poter lavorare direttamente con i batteri, senza dover prima coltivare culture. Ciò ridurrebbe il tempo di analisi a 30 minuti – un enorme vantaggio poiché il tempo è essenziale quando si combatte un'infezione – e garantirebbe che i medici prendessero di mira i microbi giusti. Sono già stati effettuati test molto promettenti.