(PhysOrg.com) -- Utilizzando una forma avanzata di timbro di gomma, i ricercatori hanno sviluppato un modo per far aderire un rivestimento antibatterico ultrasottile a una ferita.

Il principio attivo, d'argento, "è stato usato per prevenire e curare le infezioni per secoli, " dice il primo autore Ankit Agarwal, un borsista post-dottorato in ingegneria chimica e biologica presso l'Università del Wisconsin-Madison. "Ma l'argento può anche uccidere le cellule della pelle, e quindi abbiamo bisogno di sviluppare materiali che forniscano livelli di argento antibatterici ma non tossici alle ferite".

In uno studio appena pubblicato sulla rivista Materiali funzionali avanzati , Agarwal, professore di ingegneria chimica e biologica Nicholas Abbott, e colleghi hanno descritto un processo per creare un rivestimento polimerico trasparente ultrasottile che trasporta carichi precisi di nanoparticelle d'argento estremamente fini.

Il rivestimento, solo poche molecole di spessore, è stato assemblato su un pezzo di gomma flessibile e poi stampato su un pezzo di pelle di cadavere che simulava una ferita nell'esperimento.

Per testare l'attività contro i batteri, i ricercatori hanno trattato campioni di pelle con due batteri che comunemente infettano le ferite. Usando un dosaggio d'argento che non aveva danneggiato le cellule della pelle nei test precedenti, i batteri non erano rilevabili entro 12 ore, dice Agarwal.

Le ferite persistenti sono una delle principali cause di dolore, spesa e invalidità. Circa due milioni di persone negli Stati Uniti cercano cure ospedaliere per ustioni ogni anno, e altri sei milioni di persone hanno ferite croniche dovute ad altre cause.

"Le ferite croniche sono un grave fardello nazionale, "dice Michael Schurr, un collaboratore dello studio che è professore di chirurgia all'UW-Madison. "Se si guarda all'imminente epidemia di diabete, le ulcere del piede sono molto comuni nel diabete, e spesso portano all'amputazione. Nonostante tutti i progressi della chirurgia e della medicina, la cura delle ferite che forniamo ora è molto simile a quella che offrivamo 20 o 50 anni fa".

La stampa a contatto con timbri è ampiamente utilizzata nell'industria per applicare rivestimenti precisi su metallo e vetro, Agarwal dice, ma i ricercatori hanno dovuto inventare un metodo per trasferire lo strato polimerico su una pelle più morbida. "Abbiamo trovato, per caso, che se introduciamo nelle pellicole alcune perle di dimensioni micrometriche, migliora notevolmente il trasferimento di film su materiali morbidi, "dice Agarwal.

La tecnologia, sviluppato in collaborazione con Charles Czuprynski di UW-Madison e Christopher Murphy, che ora è all'Università della California, offre molti vantaggi, dice Agarwal. Primo, posiziona le nanoparticelle d'argento direttamente nella ferita, consentendo a dosi d'argento non tossiche (fino a 100 volte inferiori a quelle utilizzate nelle medicazioni commerciali all'argento) di avere attività antibatterica. Secondo, gli ingegneri chimici dovrebbero essere in grado di realizzare una versione a rilascio prolungato per ridurre la necessità di applicazioni ripetute e cambi di medicazione dolorosi.

Per di più, mentre i batteri possono sviluppare in modo efficiente la resistenza agli antibiotici, non sviluppano praticamente mai resistenza all'argento. "L'argento agisce danneggiando le membrane cellulari batteriche e interferendo con le funzioni metaboliche dei microbi, " dice Agarwal. L'argento può anche uccidere funghi e lieviti e inattivare i virus.

I film contenenti nanoparticelle d'argento sono composti da centinaia di strati individuali e richiedono diverse ore per essere preparati su una macchina robotica nel campus. Ma niente di tutto questo deve essere fatto vicino al paziente, Agarwal dice, e il processo di stampaggio stesso richiede solo 30 secondi. Nel laboratorio, i francobolli vengono impressi sulla pelle del cadavere usando un rullo portatile come gli artisti usano per realizzare stampe xilografiche.

Studi preliminari hanno dimostrato che le pellicole e il processo di stampaggio non compromettono la guarigione delle ferite nei topi diabetici, dice Agarwal. Ulteriori studi, diretto da Jonathan McAnulty della UW-Madison School of Veterinary Medicine, stanno studiando l'effetto antibatterico dei film di nanoparticelle d'argento nelle ferite infette di topi e maiali.

Il processo potrebbe essere utilizzato più in generale, dice Abbott. "Questo metodo è applicabile a una gamma di materiali morbidi e potrebbe incorporare una varietà di molecole sulla superficie del tessuto che potrebbero influenzare i comportamenti cellulari fondamentali coinvolti nella guarigione".

Se e quando la tecnologia supererà i test sugli animali, sarà il momento di preparare le prove umane. "Abbiamo un team multidisciplinare di scienziati veterinari, chimici, chirurghi, ingegneri chimici e scienziati dei materiali che hanno esperienza nell'assunzione di dispositivi medici attraverso la Food and Drug Administration, " dice Agarwal. "Il bisogno è grande, ma possono volerci ancora alcuni anni prima che il trattamento sia disponibile per i pazienti".