I chimici supportati dal Fondo nazionale svizzero per la scienza (FNS) hanno sviluppato un processo di sintesi one-pot per incapsulare le nanoparticelle. Questo tipo di particelle potrebbe migliorare il rivestimento antimicrobico degli impianti.
Le popolazioni occidentali vivono più a lungo godendo di buona salute. Sempre più persone, ad esempio i giovani pensionati, hanno impianti montati per svolgere le loro attività. Ma tale intervento chirurgico non è privo di rischi:durante un'operazione, i batteri possono raggiungere la superficie dell'impianto. Una volta che hanno colonizzato la superficie e formato un biofilm, l'impianto deve essere rimosso e la ferita pulita. Nessun nuovo impianto può essere inserito fino a quando l'infezione non si è completamente risolta. Queste complicanze colpiscono il 2% delle articolazioni artificiali dell'anca, 5-10% delle articolazioni artificiali del ginocchio e raggiunge il 50% per operazioni di shunt cardiaco e stent.
Un modo per combattere la crescita di batteri sulla superficie dell'impianto è l'aggiunta di un rivestimento antimicrobico. Un gruppo di ricerca, guidata da Katharina Fromm dell'Università di Friburgo, ha sviluppato un tale rivestimento. Attualmente è in fase di test in vivo nell'ambito di un progetto finanziato dalla CTI. Questo rivestimento emette continuamente un agente antimicrobico - ioni d'argento - per la durata di circa tre mesi.
Rivestimento con effetto più lungo
Per prolungare l'efficienza del rivestimento, i ricercatori stanno attualmente lavorando a un rivestimento di seconda generazione in cui la nanoparticella d'argento sarebbe incapsulata nella silice. Ciò migliorerebbe la stabilità della nanoparticella isolandola dal suo ambiente. Inoltre rallenterebbe la diffusione dell'argento e prolungherebbe l'efficienza del rivestimento. Un altro vantaggio di questo metodo è che le cellule possono tollerare un numero molto maggiore di nanoparticelle d'argento se sono incapsulate rispetto a quando sono nude.
A tal fine, i ricercatori hanno sviluppato, nell'ambito del Programma di ricerca nazionale "Materiali intelligenti" (PNR 62), un processo di sintesi one-pot (*) per incapsulare le nanoparticelle. Ciò consente loro di determinare la porosità e le dimensioni del contenitore di silice in relazione alla nanoparticella che contiene. Al microscopio, sembra un sonaglio nanoscopico.
Rilascio mirato
Per migliorare ulteriormente le prestazioni del rivestimento, i ricercatori - in collaborazione con il gruppo del prof Christian Bochet - stanno lavorando anche su sensori batterici che mirano ad attaccare alle nanoparticelle incapsulate. Se un tale sensore fosse a posto, l'argento verrebbe rilasciato solo se un agente patogeno fosse nelle vicinanze. Questo rilascio mirato prolungherebbe ulteriormente l'efficacia della protezione e impedirebbe all'argento di essere rilasciato inutilmente nell'organismo.
La sintesi sviluppata dai ricercatori consente lo sviluppo di vari tipi di contenitori per varie nanoparticelle. Il potenziale applicativo di questi nano-sonaglio è quindi notevole:controllando la porosità del contenitore, è ad esempio possibile controllare quali molecole possono avvicinarsi alle nanoparticelle. Questo, a sua volta, consentirebbe di creare un nanoreattore in cui può avvenire una reazione chimica. La tecnica potrebbe anche consentire nuovi progetti di batterie in cui ogni nanoparticella incapsulata svolgerebbe il ruolo di un elettrodo.
