L'esposizione prolungata agli antibiotici aumenta la capacità dei batteri di sconfiggere questi farmaci. Quando i batteri resistenti agli antibiotici causano infezioni, un'opzione è quella di utilizzare un fago virale specializzato in grado di infettare specie batteriche specifiche. Questa è un'arma potente contro le malattie mortali.

Recentemente, ricercatori dell'Istituto di Chimica Fisica, Accademia polacca delle scienze, guidato dal dott. Jan Paczesny e il professor Robert Holyst hanno spiegato perché, in alcuni casi, le terapie fagiche potrebbero fallire. Hanno rivelato che il materiale utilizzato per immagazzinare i fagi ha un enorme effetto sul loro numero nella formulazione utilizzata per il trattamento.

Gli antibiotici sono stati usati per molti decenni per trattare varie infezioni batteriche. Grazie a loro, molte malattie sono più facili da combattere. Sfortunatamente, purché gli antibiotici siano ampiamente applicati nelle cure mediche, molti batteri sviluppano resistenza agli antibiotici. Alcuni di loro possono sconfiggere tutti gli antibiotici attualmente disponibili nel mercato farmaceutico. Cosa succede se qualcuno infettato da batteri altamente resistenti e anche l'antibiotico più potente, la vancomicina, non funziona?

La soluzione si basa sull'applicazione di batteriofagi, chiamati anche fagi. Questi sono virus specializzati che possono infettare e uccidere i batteri senza effetti negativi sull'uomo. La terapia si chiama "Terapia virale dell'ultima possibilità" e può essere utilizzata contro le malattie croniche come l'infiammazione del tratto urinario. Sfortunatamente, nonostante il trattamento benefico e le numerose prove, il numero di batteriofagi attivi nella soluzione iniettabile può diminuire drasticamente, rendendo questo trattamento inefficace.

Recentemente, scienziati dell'Istituto di chimica fisica, Accademia polacca degli scienziati guidata dal dott. Jan Paczesny e il professor Robert Holyst hanno scoperto che il calo della concentrazione del fago in una formulazione dipende dalle proprietà del contenitore utilizzato per conservarli.

Sorprendentemente, a seconda del polimero utilizzato per realizzare il contenitore, il fago può "sedersi" sulla superficie dei polimeri. Ciò è causato dall'idrofobicità, che è uno dei fattori più critici che regolano l'adsorbimento dei fagi sulle superfici. Anche gli stessi set di contenitori acquistati da fornitori e produttori diversi possono avere proprietà superficiali diverse. Le pareti interne possono assorbire tutti i fagi dal siero medico, portando ad una ridotta concentrazione nella formulazione.

Così, il numero di fagi attivi può diminuire drasticamente, di molti ordini di grandezza, a seconda del tipo di contenitore utilizzato per lo stoccaggio. Queste differenze possono essere causate dagli additivi utilizzati nella produzione di polimeri, come plastificanti o agenti di scorrimento. Per tale motivo, i ricercatori hanno testato diversi tipi di contenitori a base di polipropilene dedicati all'uso in laboratorio.

Il Dr. Paczesny osserva che hanno "verificato se i lisciviabili sono responsabili dell'effetto osservato di un numero decrescente di fagi attivi nei contenitori di polipropilene. Abbiamo considerato la possibilità che i lisciviabili rilasciati da tubi "non sicuri" potessero disattivare i fagi o i lisciviabili dai tubi "sicuri" potrebbero proteggere i fagi da fattori esterni (es. temperatura). Prossimo, abbiamo esaminato l'adsorbimento di virioni sulle pareti dei contenitori in polipropilene come meccanismo responsabile dell'effetto osservato. L'adsorbimento incontrollato dei fagi e la loro successiva scomparsa dalla soluzione possono causare gravi errori e risultati irripetibili. Questo è estremamente importante per le terapie dei fagi".

I ricercatori hanno testato vari contenitori per operazioni standard come miscelazione, il riscaldamento, o conservazione prolungata di fagi attivi. Hanno scoperto che la diminuzione del numero di fagi attivi alla rinfusa dipende principalmente solo da proprietà plastiche come la bagnabilità. Hanno anche studiato l'effetto della struttura fisica dei fagi, comprese le proprietà elettrostatiche della superficie dei fagi. Ancora, i loro risultati indicano chiaramente che il tipo di plastica ha un significato enorme confrontando il potenziale superficiale dei fagi quando si tratta di fagi che si depositano sulle pareti dei contenitori.

In questo lavoro, i ricercatori hanno proposto soluzioni particolari per contenitori con proprietà specifiche come un trattamento con un particolare tensioattivo che limita l'adsorbimento del fago sulla superficie del contenitore. I ricercatori hanno spiegato perché i fagi tendono ad adsorbire su superfici più idrofobe. Quando la soluzione acquosa con i fagi viene conservata in un contenitore realizzato con materiale idrofobo come il PP, l'aggregazione dei fagi sulle pareti è energeticamente più redditizia che rimanere in soluzione.

"I nostri risultati sono di importanza cruciale non solo per gli studi relativi ai fagi. La mancanza di riproducibilità delle misurazioni sta diventando la minaccia più significativa per la comunità scientifica. Gli scienziati potrebbero non essere nemmeno consapevoli del fatto che il fornitore di tubi in PP potrebbe fornire apparentemente lo stesso prodotto che differisce significativamente da batch to batch. A volte questo può portare a conclusioni errate. Oppure, come nel caso dei fagi, può impedire lo sviluppo di tecnologie essenziali a causa della bassa efficienza causata esclusivamente da contenitori impropri."—afferma il dott. Paczesny

Gli studi presentati nel Rapporti scientifici il 1 aprile 2021 presentano un importante problema sull'efficacia della terapia fagica virale Last Change. In caso di improvvisa necessità della sua applicazione, la scelta del contenitore per i fagi sembra banale. Però, come dimostra lo studio, tale fattore ha un enorme impatto sul numero di fagi attivi nella soluzione e, perciò, nel determinare il successo della terapia.

Un passo così piccolo per i fagi può essere un passo significativo per un paziente che lotta con batteri che possono essere uccisi solo con i fagi. I dati presentati e le soluzioni proposte risolvono risultati non ripetibili nel trattamento delle infezioni da fagi e miglioreranno tutti i progetti basati sui fagi.