Il selenio è un elemento poco costoso che appartiene naturalmente al corpo. È anche noto per combattere i batteri. Ancora, non era stato provato come rivestimento antibiotico su un materiale per dispositivi medici. In un nuovo studio, Gli ingegneri della Brown University riferiscono che quando hanno usato nanoparticelle di selenio per rivestire il policarbonato, il materiale dei cateteri e dei tubi endotracheali, i risultati sono stati riduzioni significative nelle popolazioni coltivate di Staphylococcus aureus batteri, a volte fino al 90 percento.

"Vogliamo impedire ai batteri di generare un biofilm, "ha detto Thomas Webster, professore di ingegneria e ortopedia, che studia come la nanotecnologia può migliorare gli impianti medici. È l'autore senior del documento, pubblicato online questa settimana nel Journal of Biomedical Materials Research A .

I biofilm sono notoriamente colonie di batteri difficili da trattare perché spesso sono in grado di resistere ai farmaci antibiotici.

"Più a lungo possiamo ritardare o inibire completamente la formazione di queste colonie, più è probabile che il tuo sistema immunitario li elimini, " Webster ha detto. "Mettere il selenio lì potrebbe far guadagnare più tempo per mantenere un tubo endotracheale in un paziente".

Nel frattempo, Webster ha detto, perché il selenio è in realtà un nutriente raccomandato, dovrebbe essere innocuo nel corpo alle concentrazioni trovate nei rivestimenti. Anche, è molto meno costoso dell'argento, un materiale meno biocompatibile che è l'attuale stato dell'arte per i rivestimenti antibatterici dei dispositivi medici.

Webster ha studiato per anni le nanoparticelle di selenio, soprattutto per i loro possibili effetti antitumorali. Quando iniziò a esaminare le loro proprietà antibiotiche, si è consultato con il pediatra dell'ospedale pediatrico Hasbro Keiko Tarquinio, assistente professore di pediatria, che è stato desideroso di trovare modi per ridurre i biofilm sugli impianti.

Studiare il selenio

Per questo studio, Webster e il primo autore Qi Wang hanno coltivato nanoparticelle di selenio di due diverse gamme di dimensioni e quindi hanno utilizzato soluzioni di esse per rivestire pezzi di policarbonato utilizzando un rapido, processo semplice. Su parte del policarbonato, hanno quindi applicato e strappato il nastro non solo per testare la durata dei rivestimenti, ma anche per vedere come si sarebbe comportata una concentrazione degradata di selenio contro i batteri.

Su policarbonato rivestito - sia i pezzi originariamente rivestiti che quelli testati su nastro - Wang e Webster hanno utilizzato microscopi elettronici e a forza atomica per misurare la concentrazione di nanoparticelle e quanta superficie di selenio è stata esposta per interagire con i batteri.

Una delle loro scoperte fu che dopo il test del nastro, le nanoparticelle più piccole aderivano meglio al policarbonato rispetto a quelle più grandi.

Quindi erano pronti per il passaggio chiave:esperimenti che esponevano batteri dello stafilococco coltivati ​​a pezzi di policarbonato, alcuni dei quali sono stati lasciati non rivestiti come controlli. Tra i pezzi rivestiti, alcuni avevano le nanoparticelle più grandi e alcuni avevano quelle più piccole. Alcuni di ciascuno di quei gruppi erano stati degradati dal nastro, e altri no.

Tutti e quattro i tipi di rivestimenti al selenio si sono dimostrati efficaci nel ridurre le popolazioni di stafilococco dopo 24 anni, 48, e 72 ore rispetto ai controlli non rivestiti. Gli effetti più potenti - riduzioni superiori al 90% dopo 24 ore e fino all'85% dopo 72 ore - provenivano da rivestimenti di entrambe le dimensioni delle particelle che non erano stati degradati dal nastro. Tra quei rivestimenti che erano stati sottoposti al test del nastro, i rivestimenti di nanoparticelle più piccoli si sono dimostrati più efficaci.

Le popolazioni di stafilococco esposte a uno qualsiasi dei pezzi di policarbonato rivestiti hanno raggiunto il picco nell'arco di 48 ore, forse perché è allora che i batteri potrebbero trarre il massimo vantaggio dal terreno di coltura in vitro. Ma i livelli sono sempre diminuiti drasticamente di 72 ore.

Il prossimo passo, Webster ha detto, è iniziare i test sugli animali. Tali esperimenti in vivo, Egli ha detto, testerà i rivestimenti di selenio in un contesto in cui i batteri hanno più cibo disponibile ma affronteranno anche una risposta del sistema immunitario.

I risultati possono in definitiva avere rilevanza commerciale. Ex studenti laureati hanno sviluppato un business plan per i rivestimenti di nanoparticelle di selenio mentre erano a scuola e da allora hanno concesso in licenza la tecnologia da Brown per la loro azienda, Tecnologie Axena.