I ricercatori della North Carolina State University hanno scoperto che un polimero elastico possiede proprietà antimicrobiche ad ampio spettro, permettendogli di uccidere una serie di virus e batteri resistenti ai farmaci in pochi minuti, incluso lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA).

"Stavamo esplorando un approccio diverso per la creazione di materiali antimicrobici quando abbiamo osservato alcuni comportamenti interessanti di questo polimero e abbiamo deciso di esplorarne il potenziale in modo più approfondito, "dice Rich Spontak, autore co-corrispondente di un articolo sul lavoro e professore illustre di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State. "E ciò che abbiamo scoperto è estremamente promettente come arma alternativa agli approcci esistenti relativi ai materiali nella lotta contro i patogeni resistenti ai farmaci. Ciò potrebbe essere particolarmente utile in contesti clinici, come ospedali o studi medici, nonché in strutture per anziani. , dove la trasmissione di agenti patogeni può avere conseguenze disastrose".

Le proprietà antimicrobiche del polimero derivano dalla sua architettura molecolare unica, che attrae l'acqua verso una sequenza di unità ripetute chimicamente modificate (o funzionalizzate) con gruppi di acido solfonico.

"Quando i microbi entrano in contatto con il polimero, l'acqua sulla superficie dei microbi interagisce con i gruppi funzionali dell'acido solfonico nel polimero, creando una soluzione acida che uccide rapidamente i batteri, "dice Reza Ghiladi, un professore associato di chimica presso la NC State e co-autore corrispondente del documento. "Queste soluzioni acide possono essere rese più o meno potenti controllando il numero di gruppi funzionali dell'acido solfonico nel polimero".

I ricercatori hanno testato il polimero contro sei tipi di batteri, inclusi tre ceppi resistenti agli antibiotici:MRSA, Enterococcus faecium resistente alla vancomicina, e Acinetobacter baumannii resistente ai carbapenemi. Quando il 40% o più delle relative unità polimeriche contengono gruppi di acido solfonico, il polimero ha ucciso il 99,9999% di ciascun ceppo di batteri entro cinque minuti.

I ricercatori hanno anche testato il polimero contro tre virus:un virus analogico per la rabbia, un ceppo di influenza e un ceppo di adenovirus umano.

"Il polimero è stato in grado di distruggere completamente l'influenza e l'analogo della rabbia in cinque minuti, "dice Frank Scholle, un professore associato di scienze biologiche presso la NC State e coautore del documento. "Mentre il polimero con concentrazioni inferiori dei gruppi di acido solfonico non ha avuto alcun effetto pratico contro l'adenovirus umano, potrebbe distruggere il 99,997% di quel virus a livelli di acido solfonico più elevati".

Una delle preoccupazioni dei ricercatori era che l'effetto antimicrobico del polimero potesse peggiorare progressivamente nel tempo, poiché i gruppi di acido solfonico sono stati neutralizzati quando hanno interagito con ioni caricati positivamente (cationi) in acqua. Però, hanno scoperto che il polimero poteva essere completamente "ricaricato" esponendolo a una soluzione acida.

"Negli ambienti di laboratorio, potresti farlo immergendo il polimero in un acido forte, " dice Ghiladi. "Ma in altri ambienti, come una stanza d'ospedale, potresti semplicemente spruzzare la superficie del polimero con aceto".

Questo processo di "ricarica" ​​funziona perché ogni volta che uno dei gruppi di acido solfonico caricato negativamente si combina con un catione in acqua, cosa che può accadere quando il polimero entra in contatto con i microbi, il gruppo di acido solfonico diventa elettricamente neutro. Ciò rende il gruppo acido inefficace contro i microbi. Ma quando il polimero neutralizzato viene sottoposto ad acido, quei gruppi funzionali possono scambiare cationi legati con protoni dall'acido, rendendo nuovamente attivi i gruppi di acido solfonico e pronti a uccidere i patogeni microbici.

"Il lavoro che abbiamo svolto qui evidenzia un nuovo approccio promettente alla creazione di superfici antimicrobiche da utilizzare nella lotta contro i patogeni resistenti ai farmaci e in particolare le infezioni acquisite in ospedale, "dice Ghiladi.

"I polimeri a blocchi funzionali come questo sono altamente versatili, utilizzabili come mezzi per il trattamento dell'acqua, attuatori morbidi, celle solari e membrane per la separazione del gas e rispettose dell'ambiente poiché possono essere facilmente riciclate e riutilizzate, " Aggiunge Spontak. "Queste caratteristiche li rendono particolarmente attraenti per un uso diffuso.

"E questo lavoro si è concentrato su una sola serie di polimeri prodotta da Kraton Polymers, " Dice Spontak. "Siamo molto ansiosi di vedere come possiamo modificare ulteriormente questo e altri polimeri per mantenere proprietà antimicrobiche così efficaci e ad azione rapida, migliorando al contempo altri attributi che sarebbero interessanti per altre applicazioni".

La carta, "Polimeri multiblocco carichi intrinsecamente autosterilizzanti che uccidono i microbi resistenti ai farmaci in pochi minuti, " appare sul giornale Orizzonti di materiali .