Le infezioni sono una temuta minaccia che può avere conseguenze fatali dopo un'operazione, nel trattamento delle ferite, e durante l'ingegneria tissutale. Gli idrogel biomimetici con proprietà antimicrobiche "incorporate" possono ridurre significativamente questo pericolo. Nel diario Angewandte Chemie , gli scienziati hanno ora introdotto un gel che viene attivato dalla luce rossa per produrre composti reattivi dell'ossigeno che uccidono efficacemente batteri e funghi.

Gli idrogel sono reti di molecole che trattengono l'acqua all'interno della loro griglia. Gli idrogel antimicrobici possono essere prodotti miscelando o attaccando componenti antimicrobici a un gel polimerico. Ricercatori della Hebei University of Technology, Tientsin (Cina), Università di Radboud, Nimega (Paesi Bassi), e l'Università del Queensland, Brisbane (Australia) ha scelto un percorso alternativo e ha utilizzato la chemioterapia antimicrobica fotodinamica come modello. In questa tecnica, i fotosensibilizzanti entrano in uno stato eccitato quando vengono irradiati con la luce. Attraverso una transizione non radiativa, il fotosensibilizzatore entra in un altro, stato eccitato di lunga durata. La transizione può trasferire energia alle molecole di ossigeno, formando specie di ossigeno altamente reattive che uccidono i microbi.

Ad oggi, i gel sintetici con attività antimicrobica fotodinamica non sono stati né biocompatibili né biodegradabili. Prodotti da fonti biologiche, in contrasto, nascondono il rischio di contaminazione o reazioni immunitarie e forniscono risultati difficili da riprodurre. Il team guidato da Chengfen Xing ha superato questa sfida utilizzando idrogel completamente sintetici con proprietà biomimetiche, che sono proprietà che imitano i sistemi biologici. Hanno selezionato un polimero con una struttura elicoidale (poliisocianuro con catene innestate di glicole etilenico) che forma poroso, idrogel altamente biocompatibili con un'architettura filiforme che ricorda le strutture e le proprietà meccaniche dei biogel a base di collagene e fibrina.

I ricercatori hanno combinato questo tipo di idrogel con un fotosensibilizzante a base di politiofene. In soluzione forma grumi disordinati e assorbe la luce viola. L'incorporazione nelle regioni a forma di spirale dell'idrogel costringe i politiofeni in un rettilineo, configurazione lineare. In questa forma, l'assorbimento è significativamente più forte e spostato nella regione rossa dello spettro. Questo è preferibile perché la luce rossa può penetrare più in profondità e causa meno sbiancamento del pigmento.

I ricercatori hanno così ottenuto un gel dall'eccezionale potere antimicrobico contro i batteri, come Escherichia coli e Bacillus subtilis, così come funghi come Candida albicans. Questo potrebbe essere un punto di partenza per realizzare medicazioni per ferite con "tappi di infezione incorporati". I vantaggi di questo metodo di lotta agli agenti patogeni:non è invasivo e il suo effetto è controllabile sia nella localizzazione che nella durata. Anche i batteri resistenti agli antibiotici possono essere uccisi e il rischio di provocare nuove resistenze è molto più basso.