Sta emergendo un nuovo strumento nella lotta contro le malattie batteriche resistenti agli antibiotici. Al di là degli sforzi globali per limitare l'uso eccessivo e l'abuso di farmaci antibiotici, la nanomedicina sta trovando ulteriori modi per attaccare questi superbatteri.

Nanoparticelle, un milione di volte più piccolo di un millimetro, si stanno dimostrando stabili, facile da consegnare e prontamente incorporato nelle cellule.

In lavori recenti, un gruppo di ricercatori dell'Università del Colorado, di cui sono membro, ha utilizzato punti quantici su nanoscala – minuscole particelle semiconduttrici con specifiche proprietà di assorbimento della luce – per uccidere i superbatteri resistenti ai farmaci senza danneggiare il tessuto sano circostante.

Una volta introdotto nel corpo, i punti quantici non fanno nulla finché non vengono attivati ​​facendo brillare una luce su di essi. Qualsiasi fonte di luce visibile (una lampada, luce della stanza o anche la luce del sole) può essere utilizzata per questo. Finora la nostra ricerca si è concentrata sulle infezioni topiche della pelle; più in profondità nel corpo, potrebbero essere necessarie luci più luminose o più nanoparticelle.

Quando attivato dalla luce, i punti quantici iniziano a generare elettroni che si attaccano all'ossigeno disciolto nelle cellule, creando ioni radicali. Questi ioni interrompono le reazioni biochimiche su cui le cellule fanno affidamento per la comunicazione e le funzioni vitali di base. In questo modo, possiamo prendere di mira e uccidere cellule batteriche molto specifiche che causano malattie.

La minaccia del superbatterio

Gli antibiotici sono usati non solo per trattare le infezioni batteriche attive; vengono inoltre somministrati di routine ai pazienti sottoposti a intervento chirurgico, e le persone con un sistema immunitario compromesso da malattie come l'HIV e il cancro.

I batteri resistenti a più di un farmaco antibiotico - o "superbatteri, " come vengono comunemente chiamati - infettano più di 2 milioni di americani all'anno, e uccidi 23, 000 di loro. Globalmente, ne uccidono più di 700, 000 persone ogni anno.

Le proiezioni di un gruppo di ricerca del governo del Regno Unito suggeriscono che, se non controllate, i superbatteri potrebbero uccidere più di 10 milioni di persone ogni anno entro il 2050. Ciò supererebbe di gran lunga tutte le altre principali cause di morte, incluso il diabete, cancro, diarrea e incidenti stradali. Il costo economico è stimato a 100 trilioni di dollari entro il 2050.

Concentrarsi su un obiettivo

Esistono altri medicinali su nanoscala per combattere i batteri infettivi. Quando esposto alla luce, si scaldano, uccidendo tutte le cellule intorno a loro, non solo quelle che causano malattie. Richiedono quindi strumenti speciali come proteine ​​o anticorpi che si attaccano selettivamente ai tipi di cellule desiderati, per consegnarli in luoghi molto specifici. Ciò a sua volta richiede la capacità di identificare con precisione le cellule bersaglio.

Il nostro metodo è un miglioramento perché consente di trattare un targeting più specifico delle cellule. I punti quantici con dimensioni e proprietà elettriche diverse possono aiutare a creare diversi ioni dirompenti. Ciò può consentire ai medici di scegliere gli interferenti per uccidere i batteri invasori senza danneggiare i tessuti sani vicini.

I punti quantici attivati ​​sconvolgono l'equilibrio dei processi chimici, chiamato "riduzione-ossidazione" o "redox" in breve, nei batteri che causano malattie per ucciderli.

Usando questo metodo e solo una normale lampadina, siamo stati in grado di eliminare un'ampia gamma di batteri resistenti agli antibiotici. I batteri ci sono stati forniti sotto forma di campioni clinici reali dalla School of Medicine dell'Università del Colorado. Includevano alcune delle infezioni resistenti ai farmaci più pericolose:resistente alla meticillina Staphylococcus aureus ; -lattamasi a spettro esteso Klebsiella pneumoniae e Salmonella typhimurium ; multiresistente ai farmaci Escherichia coli ; e resistente ai carbapenemi Escherichia coli .

Siamo stati anche in grado di creare nanoparticelle con diverse reazioni alla luce, compresa la mancata risposta o addirittura il miglioramento della riproduzione cellulare. Non è auspicabile aumentare la crescita dei superbatteri, ma questa scoperta può permetterci di incoraggiare la crescita di batteri utili, come nei bioreattori, che può aiutare la produzione di biocarburanti e farmaci antibiotici.

Fare i prossimi passi

Finora il nostro lavoro è stato in provette in laboratori controllati; il nostro prossimo passo è studiare questa tecnica negli animali. In caso di successo, questa tecnologia potrebbe potenziare la lotta contro i batteri multiresistenti ai farmaci a breve termine e anche in futuro.

Potrebbe, Per esempio, stimolare la creazione di una nuova classe di farmaci fotoattivati, portare allo sviluppo di tessuti speciali con luci a LED per fototerapia, e persino costituiscono la base di superfici auto-disinfettanti e attrezzature mediche.

E mentre i batteri continueranno ad evolversi per cercare la sopravvivenza, la nostra capacità di controllare la reazione specifica dei punti quantici una volta attivati ​​potrebbe consentirci di muoverci più rapidamente in questa lotta in cui la sconfitta non è un'opzione.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.