Presto potrebbe essere disponibile una potente soluzione alla diffusione globale della resistenza antimicrobica, grazie ai ricercatori A*STAR, che hanno escogitato un'alternativa fisica ed ecologica agli agenti antibatterici biochimicamente attivi.

Tipicamente trasmessa per contatto con superfici contaminate, le infezioni batteriche rappresentano gravi minacce per la salute in ambito medico. Piccoli agenti antibatterici molecolari, che sono comunemente usati negli antisettici, disinfettanti, e conservanti, e altri prodotti per la cura dei consumatori, può prevenire l'infezione crociata annichilando i batteri sulle superfici toccate frequentemente. Però, il loro uso eccessivo contribuisce alla resistenza antimicrobica. Queste sostanze tossiche e persistenti possono anche danneggiare l'ambiente alterando l'equilibrio ecologico dei suoli e mettendo in pericolo la vita acquatica.

In risposta a ciò, Yugen Zhang e Yuan Yuan, dell'Istituto di Bioingegneria e Nanotecnologia hanno sviluppato superfici nanostrutturate che distruggono i batteri attraverso processi fisici, piuttosto che interazioni biochimiche¹. Queste superfici imitano i modelli antimicrobici formati da pilastri ultra-piccoli sulle ali di cicala. "Oltre ad essere pulito e sicuro, questa tecnologia non richiede prodotti chimici applicati esternamente, "dice Zhang.

I ricercatori hanno aggiunto una soluzione a base di zinco a varie superfici, compresa la gomma, bicchiere, Di legno, e lamina di metallo, quindi immerso le superfici in una soluzione acquosa contenente 2-metilimidazolo ricco di ammine per formare un cosiddetto rivestimento struttura imidazolato zeolitico. Il rivestimento consisteva in una serie di minuscoli, cristalli a forma di pugnale caricati positivamente che crescevano perpendicolarmente ai substrati.

"Abbiamo utilizzato materiali poco costosi e un metodo semplice per creare questa struttura a nano-pugnale su diversi tipi di superfici, " dice Zhang notando che il suo team ha dovuto provare numerose formule prima di trovare le giuste condizioni di crescita.

Indipendentemente dal supporto rivestito, gli array di nano-pugnali hanno ucciso efficacemente i batteri resistenti agli antibiotici Escherichia coli e Staphylococcus aureus, nonché il fungo Candida albicans, dimostrando la loro ampia applicabilità. Hanno anche mantenuto la loro attività antibatterica quando esposti quattro volte consecutive a E. coli per due mesi, dimostrando la loro durata.

Secondo Zhang, le cariche positive posizionate sui nano-pugnali attirano prima le cellule batteriche che portano membrane caricate negativamente, facendoli aderire alla superficie rivestita. Prossimo, le punte affilate dei nano-pugnali squarciano le membrane cellulari attraverso le forze elettrostatiche e gravitazionali.

"Siamo davvero entusiasti dell'eccellente proprietà di uccisione dei batteri di questa tecnologia e crediamo che avrà un'ampia gamma di applicazioni nella vita reale, ", afferma Zhang. Il suo team sta attualmente lavorando allo sviluppo di prototipi di superfici con nano-pugnali e altre superfici con nano-modelli antimicrobici utilizzando materiali diversi.