I ricercatori dell'Università ITMO hanno sviluppato speciali nanocontenitori in grado di tradurre i segnali luminosi in cambiamenti metabolici nei batteri. I contenitori sono costituiti da nanoparticelle di biossido di titanio ricoperte di argento e polimeri. Una volta che le particelle vengono riscaldate con irraggiamento laser, la conformazione del polimero cambia e il contenitore si apre, rilasciando i contenuti. Gli scienziati hanno testato le prestazioni del nuovo sistema utilizzando un agente modello, arabinosio. Però, può essere sostituito con altri principi attivi per utilizzare i contenitori per la somministrazione del farmaco. La ricerca è stata pubblicata su Chimica dei bioconiugati.
Il problema della resistenza batterica agli antibiotici sta diventando sempre più importante, quindi gli scienziati sono costantemente alla ricerca di modi alternativi per influenzare il metabolismo dei microrganismi. Per esempio, i ricercatori stanno ora cercando di controllare i batteri con mezzi fisici, come l'esposizione alla luce. I membri del laboratorio SCAMT dell'Università ITMO suggeriscono di utilizzare speciali nanocontenitori sensibili alla luce per controllare il metabolismo batterico.
Tali nanocontenitori hanno una struttura porosa composta da biossido di titanio con particelle d'argento sulla superficie. Questa struttura è caricata con un agente attivo attraverso i pori. In questo caso, era L-arabinosio, un agente attivo che provoca luminescenza in un ceppo batterico appositamente selezionato. Finalmente, la struttura è ricoperta di polielettroliti, che sigillano i pori, impedendo all'arabinosio di liberarsi spontaneamente in soluzione. Una volta che i contenitori sono posti in un ambiente batterico, vengono irradiati con un laser a infrarossi sicuro per i batteri. Il laser riscalda le particelle d'argento, e i polielettroliti cambiano la loro conformazione, aprendo i pori. Dopo di che, l'arabinosio dal contenitore entra nell'ambiente batterico innescando la luminescenza.
"Abbiamo usato uno speciale ceppo batterico che produce una proteina fluorescente verde. Abbiamo potuto facilmente catturare questo segnale e vedere se il sistema funzionava:i contenitori si sono aperti quando li abbiamo irradiati con il laser. In questo modo, possiamo imparare a parlare con i batteri, controllare il loro metabolismo e farli sviluppare in una direzione diversa. E tutto questo con l'aiuto della luce, " commenta Anna Nikitina, il primo autore dell'articolo, membro del Laboratorio SCAMT dell'Università ITMO.
Secondo gli scienziati, i contenitori sviluppati potrebbero essere utilizzati per la somministrazione controllata di farmaci. Nel futuro prossimo, i ricercatori stanno per testare il sistema creato su un ambiente batterico solido, così come utilizzare nuovi ceppi batterici. Per esempio, ceppi la cui radiazione può sterilizzare l'ambiente dall'interno.
"Questa ricerca è importante poiché siamo riusciti a mostrare il principio generale del sistema. È diventato un passo verso una comprensione più profonda dei sistemi viventi. In futuro, questo ci aiuterà a capire meglio la vita e a creare da soli sistemi con un metabolismo specifico, fino a una cellula artificiale, " disse Svetlana Ulasevich, un ricercatore presso il Laboratorio SCAMT.
