Le strutture nidificate si trovano comunemente in tutta la natura e l'arte, siano essi sotto forma di anelli di alberi, bambole russe, o il famoso dipinto astratto del 1913 di Wassily Kandinsky Studio del colore:quadrati con cerchi concentrici. Ora in un nuovo studio, chimici hanno costruito gigantesche supramolecole annidate o "cerchi supramolecolari di Kandinsky, "alcuni dei quali sono più di 30, 000 volte più pesante di un atomo di idrogeno. Gli scienziati dimostrano che queste supramolecole sono altamente tossiche per i resistenti alla meticillina Staphylococcus aureus (MRSA), potenzialmente fornendo un nuovo metodo per combattere questi agenti patogeni mortali.

I ricercatori, Heng Wang, Xiamin Qian, e i loro coautori nelle università in Cina e negli Stati Uniti, hanno pubblicato un articolo sui circoli supramolecolari antimicrobici di Kandinsky in un recente numero di Comunicazioni sulla natura.

"I biomateriali basati sui cerchi di Kandinsky supramolecolari aprono una nuova strada allo sviluppo di una nuova generazione di antibiotici con nuovi meccanismi attraverso la formazione di canali transmembrana senza precedenti con dimensioni dei pori distinte, " ha detto il coautore Xiaopeng Li dell'Università della Florida del sud Phys.org .

Sebbene chiamati circoli di Kandinsky supramolecolari, le supramolecole sono composte da esagoni annidati piuttosto che da cerchi, dando loro l'aspetto di ragnatele molecolari. La costruzione di strutture supramolecolari annidate è stata una sfida formidabile, che i ricercatori qui affrontano utilizzando l'autoassemblaggio guidato dal coordinamento. In questo metodo, le supramolecole sono composte da complessi di coordinazione, che consistono in uno ione metallico centrale circondato da ligandi organici che si ramificano per consentire la formazione di più strati 2-D di esagoni annidati.

Quando si osservano queste strutture supramolecolari con varie tecnologie di imaging, i ricercatori hanno scoperto che hanno una forte tendenza a raggomitolarsi in nanostrutture tubolari. In parte per questo motivo, insieme ai risultati di ricerche precedenti, gli scienziati sospettavano che le nuove supramolecole potessero avere proprietà antimicrobiche. Hanno testato le supramolecole su due tipi di batteri, MRSA e E. coli , e ha scoperto che le supramolecole erano altamente tossiche per MRSA ma incapaci di inibire E. coli . Ciò è probabilmente dovuto alla differenza nelle pareti cellulari: E. coli , che è Gram-negativo, ha sia una membrana interna che una esterna, mentre MRSA, che è Gram-positivo, ha solo una membrana interna e quindi è più suscettibile alle supramolecole.

Gli esperimenti hanno mostrato che il meccanismo antibatterico delle supramolecole deriva dalla struttura esagonale annidata, che si arriccia in un tubo, penetra nella membrana interna, e fornisce un canale attraverso il quale fuoriesce il citoplasma della cellula batterica. Dopo alcune ore, la fuoriuscita del contenuto citoplasmatico provoca la morte cellulare. D'altra parte, le supramolecole mostrano una tossicità trascurabile per i globuli rossi, che i ricercatori attribuiscono a un'attrazione elettrostatica più debole tra le superfici delle supramolecole e queste cellule, rispetto alla superficie delle supramolecole e dei batteri.

Nel futuro, i circoli supramolecolari di Kandinsky possono fornire una nuova strategia difensiva contro l'MRSA, con potenziali vantaggi che possono includere impedire ai batteri di sviluppare resistenza agli antibiotici, oltre a ridurre la tossicità per le cellule umane. Questo perché le supramolecole hanno basse concentrazioni minime inibitorie (MIC), significa che è necessario meno per inibire la crescita batterica, rispetto ad altri agenti antimicrobici. Una possibilità è quella di combinare le supramolecole con gli antibiotici esistenti per realizzare questi vantaggi. Prima di allora, i ricercatori hanno in programma di apportare ulteriori miglioramenti alle supramolecole.

"Aumenteremo la solubilità in acqua dei cerchi di Kandinsky per potenziare ulteriormente la loro attività antibatterica, " disse Li.

© 2018 Phys.org