Una nuova strategia per combattere i batteri resistenti agli antibiotici è stata descritta dai ricercatori brasiliani in Rapporti scientifici , un giornale online di proprietà di Springer Nature.

Il metodo consiste nel rivestire nanoparticelle fatte di argento e silice, potenzialmente tossiche sia per i microrganismi che per le cellule umane, con uno strato di antibiotico. A causa dell'affinità chimica, il nanofarmaco risultante agisce solo sui patogeni ed è inerte per l'organismo.

"Abbiamo usato l'antibiotico come una sorta di esca per fare in modo che le nanoparticelle colpissero i batteri con una grande quantità di farmaco. L'azione combinata del farmaco con gli ioni d'argento si è dimostrata in grado di uccidere anche i microrganismi resistenti, " disse Mateus Borba Cardoso, ricercatore presso il Centro nazionale di ricerca sull'energia e sui materiali (CNPEM).

Il progetto è sostenuto da FAPESP e fa parte di una linea di ricerca che mira a sviluppare sistemi per rendere selettiva l'azione delle nanoparticelle.

Negli articoli precedenti, il gruppo ha dimostrato che le nanoparticelle possono essere utilizzate anche per rendere più efficace la chemioterapia antitumorale somministrando il farmaco direttamente alle cellule tumorali e lasciando intatte le cellule sane. Le nanoparticelle potrebbero essere applicate anche per inattivare potenzialmente l'HIV nelle sacche di sangue trasfusionali, Per esempio.

"Ci sono farmaci commerciali che contengono nanoparticelle, che tipicamente servono a rivestire il principio attivo e ad allungarne la vita all'interno dell'organismo. La nostra strategia è diversa. Decoriamo la superficie delle nanoparticelle con determinati gruppi chimici che le indirizzano al sito in cui sono progettate per agire, quindi sono altamente selettivi, " Disse Cardo.

Nell'articolo più recente, il gruppo ha descritto uno schema per sintetizzare nanoparticelle costituite da un nucleo d'argento ricoperto di silice porosa per consentire il passaggio di ioni. Diverse molecole dell'antibiotico ampicillina sono state applicate sulla superficie in una disposizione che, secondo Cardoso, era tutt'altro che casuale.

"Abbiamo utilizzato modelli molecolari per scoprire quale parte della molecola di ampicillina ha interagito maggiormente con la membrana batterica, " ha detto. "Abbiamo quindi organizzato tutte le molecole del farmaco in modo che questa parte chiave fosse rivolta verso l'esterno dalla nanoparticella, aumentando la probabilità di interazione con l'agente patogeno."

Hubert Karl Stassen, dell'Istituto di Chimica dell'Università Federale del Rio Grande do Sul (UFRGS), collaborato alla fase di modellazione molecolare.

L'efficacia del nanoantibiotico rispetto a quella dell'ampicillina convenzionale è stata valutata utilizzando due diversi ceppi di Escherichia coli, un batterio che abita normalmente la flora intestinale dei mammiferi e che può causare intossicazioni alimentari in determinate situazioni.

Nel ceppo non resistente, quasi il 100% dei microrganismi è morto quando è stato attaccato sia dall'ampicillina nella sua forma convenzionale che dal farmaco combinato con l'argento. Nel ceppo resistente, però, solo il nanoantibiotico era efficace.

Il passo successivo è stato quello di testare l'effetto sulle cellule renali umane. Le nanoparticelle di argento e silice senza ampicillina si sono rivelate altamente tossiche, mentre l'ampicillina convenzionale e l'ampicillina combinate con l'argento sono risultate ugualmente sicure.

"Le immagini al microscopio confocale mostrano che oltre ad essere non tossici, la nanoparticella rivestita di ampicillina non interferisce con il ciclo cellulare. Le fasi della mitosi seguono il loro corso senza alterazioni, " Disse Cardo.

A suo avviso, la stessa strategia potrebbe essere utilizzata per combattere altre specie batteriche che hanno sviluppato resistenza agli antibiotici. Inoltre, il farmaco applicato sulla superficie della nanoparticella può essere variato per trattare diversi tipi di infezione.

Però, il sistema ha uno svantaggio:poiché argento e silice sono inorganici, le nanoparticelle non vengono metabolizzate e quindi tendono ad accumularsi nell'organismo.

"Non sappiamo ancora dove si verifica l'accumulo o che effetto ha, " disse Cardoso. "Per scoprirlo, dovremo fare dei test sugli animali. In ogni caso, stiamo continuando a migliorare il sistema per renderlo più sicuro".

Una possibilità sarebbe quella di utilizzare un secondo antibiotico con un componente diverso dall'argento nel nucleo. Un altro sarebbe sviluppare una nanoparticella abbastanza piccola da essere escreta nelle urine.

Nel frattempo, Cardoso ha aggiunto, nella sua forma attuale, il nanoantibiotico potrebbe essere usato per trattare casi estremi, come le infezioni ospedaliere che non rispondono agli antibiotici convenzionali.