(PhysOrg.com) -- Una nuova ricerca presso la A. James Clark School of Engineering potrebbe prevenire le infezioni batteriche utilizzando minuscole macchine biochimiche - nanofabbriche - che possono confondere i batteri e impedirne la diffusione, senza l'uso di antibiotici.

Un articolo sulla ricerca è presente nell'attuale numero di Nanotecnologia della natura . "Le nanofabbriche biologiche ingegnerizzate innescano la risposta di rilevamento del quorum nei batteri mirati, " è stato scritto dall'alunno della Clark School Rohan Fernandes (Ph.D. '08, bioingegneria), studente laureato Varnika Roy (biologia molecolare e cellulare), studente laureato Hsuan-Chen Wu (bioingegneria), e il loro consigliere, William Bentley (professore e presidente, Fischell Dipartimento di Bioingegneria).

Il lavoro del gruppo è un aggiornamento sulle loro nanofabbriche originali, sviluppato per la prima volta nel 2007. Quelle nanofabbriche utilizzavano minuscoli bit magnetici per guidarle al sito di infezione.

"Questo è completamente nuovo, versione completamente biologica, " dice. "Le nuove nanofabbriche sono autoguidate e mirate. Abbiamo dimostrato per la prima volta che sono in grado di trovare un tipo specifico di batterio e indurlo a comunicare, un livello molto più fine di automazione e controllo."

Le nuove nanofabbriche possono dire la differenza tra batteri cattivi (patogeni) e buoni. Ad esempio, il nostro apparato digerente contiene un certo livello di batteri buoni che ci aiutano a digerire il cibo. Le nuove nanofabbriche potrebbero prendere di mira solo i batteri cattivi, senza alterare i livelli di batteri buoni nel tratto digestivo (un effetto collaterale comune di molti antibiotici). Le nanofabbriche prendono di mira i batteri direttamente invece di viaggiare in tutto il corpo, un altro vantaggio rispetto agli antibiotici tradizionali.

Le cellule batteriche comunicano tra loro in una forma di comunicazione cellula-cellula nota come quorum sensing. Quando le cellule percepiscono di aver raggiunto una certa quantità, potrebbe essere innescata un'infezione. Le nanofabbriche biologiche sviluppate alla Clark School possono interrompere questa comunicazione, interrompendo le azioni delle cellule e arrestando un'infezione.

In alternativa, le nanofabbriche potrebbero indurre i batteri a rilevare un quorum troppo presto. Ciò innescherà i batteri per cercare di formare un'infezione prima che ci siano abbastanza cellule batteriche per fare del male. Ciò richiederebbe una risposta naturale del sistema immunitario in grado di fermarli senza l'uso di farmaci.

Poiché le nanofabbriche sono progettate per influenzare la comunicazione invece di cercare di uccidere i batteri, potrebbero aiutare a curare le malattie nei casi in cui un ceppo di batteri è diventato resistente agli antibiotici.

"Il lavoro del Dr. Bentley è estremamente eccitante poiché utilizza la capacità dell'ingegneria per "costruire" utilizzando componenti basati sulla natura, "dice Filippo Leduc, professore associato presso i Dipartimenti di Ingegneria Meccanica e Biomedica e il Lane Center for Computational Biology and Biological Sciences della Carnegie Mellon University. "Comprendere la scienza delle cellule è meraviglioso, ma poi usare questi componenti e costruire sistemi che sfruttino i vantaggi biologici è un enorme passo avanti. Il suo lavoro in questo articolo utilizza il suo approccio di biologia sintetica per costruire nuove nanofabbriche verso nuove aree di antimicrobici e per aprire nuove scoperte nel quorum sensing».

La capacità delle nanofabbriche di alterare la comunicazione cellula-cellula non si limita a combattere le infezioni.

"Le molecole di rilevamento e segnalazione del quorum sono effettivamente utilizzate per realizzare molte cose, " Spiega Bentley. "A volte la malattia si sviluppa perché la comunicazione non avviene:un buon esempio sono i disturbi digestivi che comportano uno squilibrio di batteri nel tratto digestivo. In quel caso, le nanofabbriche potrebbero essere utilizzate per avviare o aumentare la comunicazione invece di interromperla".