Nanoingegneri dell'Università della California, San Diego ha sviluppato un gel riempito con nanospugne che assorbono le tossine che potrebbe portare a un trattamento efficace per le infezioni della pelle e delle ferite causate da MRSA (meticillino-resistente Staphylococcus aureus ), un batterio resistente agli antibiotici. Questo "nanospugna-idrogel" ha ridotto al minimo la crescita di lesioni cutanee su topi infettati da MRSA, senza l'uso di antibiotici. I ricercatori hanno recentemente pubblicato i loro risultati online in Materiale avanzato .

Per realizzare la nanospugna-idrogel, il team ha mischiato le nanospugne, che sono nanoparticelle che assorbono tossine pericolose prodotte da MRSA, E. coli e altri batteri resistenti agli antibiotici, in un idrogel, che è un gel fatto di acqua e polimeri. L'idrogel tiene in posizione le nanospugne in modo che possano rimuovere le tossine nel punto infetto.

"Abbiamo unito i punti di forza di due diversi materiali - nanospugne e idrogel - per creare una formulazione potente per trattare le infezioni batteriche locali, " disse Liangfang Zhang, professore di nanoingegneria alla Jacobs School of Engineering dell'UC San Diego, che guidava la squadra. "Le nanospugne da sole sono difficili da usare sui tessuti locali perché si diffondono molto rapidamente in altre parti del corpo. Integrando le nanospugne in un idrogel, possiamo trattenerli nel sito di infezione".

Poiché il trattamento con nanospugna-idrogel non prevede l'uso di antibiotici, i ricercatori affermano che probabilmente non sarà influenzato dalla resistenza agli antibiotici batterica esistente. Anche, perché gli antibiotici non sono coinvolti, il trattamento probabilmente non indurrà i batteri a sviluppare nuova resistenza.

Questo lavoro è un follow-up di uno studio che il team ha presentato in Nanotecnologia della natura nel 2013. Lo studio precedente ha mostrato che le nanospugne hanno assorbito tossine batteriche dannose nel flusso sanguigno e le hanno allontanate dai loro veri bersagli:i globuli rossi. In questo nuovo studio, il team riferisce che la rimozione delle tossine batteriche potrebbe potenzialmente portare a eliminare le infezioni batteriche resistenti agli antibiotici.

"Un modo per trattare queste infezioni è rimuovere le tossine, che fungono da arma e da scudo di difesa per i batteri che li producono, " ha detto Zhang. "Ipotizziamo che senza le tossine, i batteri diventano significativamente indeboliti ed esposti, permettendo al sistema immunitario del corpo di ucciderli più facilmente senza l'uso di droghe".

Trattamento Nanospugna-idrogel

Come funziona il trattamento nanospugna-idrogel? Ogni nanospugna è una nanoparticella rivestita in una membrana di globuli rossi. Questo rivestimento maschera le nanospugne da globuli rossi, quali sono i veri bersagli delle tossine dannose prodotte da MRSA. Mascherandosi da globuli rossi, le nanospugne attirano le tossine dannose e le rimuovono dal flusso sanguigno. Affinché le nanospugne rimuova le tossine da un punto specifico, come una ferita cutanea infetta, molti di loro devono essere tenuti in quel punto. È qui che l'idrogel gioca un ruolo; può contenere miliardi di nanospugne per millilitro in un punto. I pori dell'idrogel sono anche abbastanza piccoli da impedire la fuoriuscita della maggior parte delle nanospugne, ma abbastanza grande in modo che le tossine possano facilmente entrare e attaccarsi alle nanospugne.

I ricercatori hanno dimostrato che il trattamento con nanospugna-idrogel ha ridotto le dimensioni delle lesioni cutanee causate dalle infezioni da MRSA. Nei topi, le lesioni cutanee che sono state trattate con il nanospugna-idrogel erano significativamente più piccole di quelle non trattate.

"Dopo aver iniettato il nanospugna-idrogel nel punto infetto, abbiamo osservato che assorbiva le tossine secrete dai batteri e preveniva ulteriori danni al sangue locale, pelle e tessuti muscolari, " disse Zhang.

Il team ha anche dimostrato che l'idrogel è efficace nel trattenere le nanospugne in posizione all'interno del corpo. Due giorni dopo che il nanospugna-idrogel è stato iniettato sotto la pelle di un topo, quasi l'80% delle nanospugne è stato ancora trovato nel sito di iniezione. Quando le nanospugne sono state iniettate senza l'idrogel, solo il 20% di loro è rimasto nel sito di iniezione dopo due ore. La maggior parte di essi si è diffusa ai tessuti circostanti.