I chimici dell'Università nazionale di Singapore hanno scoperto di recente che le nanoparticelle di oro-argento (Au-Ag) possono essere utilizzate per visualizzare e fornire un trattamento simultaneo per le infezioni batteriche.

La diffusione globale di infezioni batteriche multiresistenti rappresenta una grave minaccia per la salute pubblica. Hanno portato a una significativa morbilità e mortalità poiché pochi agenti antibatterici sono efficaci contro di loro. Anche, le infezioni associate al biofilm sono emerse come un'altra sfida medica a causa della scarsa capacità degli antibiotici di penetrare attraverso gli strati di melma (sostanze polimeriche extracellulari) che racchiudono i batteri. Agenti antibatterici in grado di superare questi problemi di resistenza ai farmaci e di somministrazione, oltre a immaginare efficacemente la gravità delle infezioni batteriche avrebbe molte applicazioni in campo biomedico.

Un gruppo di ricerca guidato dal Prof XU Qing-Hua del Dipartimento di Chimica, NUS ha scoperto che le nanoparticelle di metalli nobili emettono una fotoluminescenza a due fotoni molto più forte (2PPL) quando si aggregano e formano cluster in soluzione. Il processo 2PPL, che comporta l'emissione di luce a lunghezze d'onda più corte attraverso l'assorbimento di due fotoni a lunghezze d'onda maggiori, è utile per l'imaging biologico poiché la materia cellulare generalmente non assorbe la luce a lunghezze d'onda maggiori (vale a dire nel vicino infrarosso). Poiché molte specie biologicamente importanti (ad es. batteri) possono causare l'aggregazione di nanoparticelle metalliche, questo fenomeno ha importanti implicazioni nel rilevamento a due fotoni, imaging e fototerapia per applicazioni biomediche.

Tra le nanoparticelle di metalli nobili disponibili, il team di ricerca ha scoperto che le nanoparticelle di Au-Ag (nucleo di Au racchiuso all'interno di un guscio di Ag) danno il più grande miglioramento in 2PPL fino a 800 volte quando formano aggregati. In confronto, il fattore di miglioramento è circa 250 volte per nanoparticelle di Au di dimensioni e forma simili. Un fattore di miglioramento maggiore significa che le nanoparticelle sono più sensibili ai sottili cambiamenti nell'ambiente chimico. Basandosi su questa scoperta, il team di ricerca ha dimostrato che queste nanoparticelle di Au-Ag possono essere potenzialmente utilizzate in modo efficace per visualizzare le infezioni batteriche e fornire allo stesso tempo un trattamento antibatterico.

Il professor Xu ha detto, "L'eccitazione potenziata a due fotoni fornisce alle nanoparticelle di Au-Ag forti effetti fototermici e un'attività antibatterica superiore. Ciò si aggiunge alla loro attività antibatterica intrinseca attraverso il rilascio di ioni d'argento e la generazione di specie reattive dell'ossigeno, che sono ulteriormente migliorati come risultato di una maggiore efficienza di eccitazione. Grazie alla loro eccezionale attività antibatterica, queste nanoparticelle hanno dimostrato di sradicare efficacemente i batteri nei biofilm sotto irraggiamento nel vicino infrarosso (NIR) nei nostri esperimenti. L'intrinseca selettività tridimensionale dell'eccitazione a due fotoni consente l'uccisione selettiva delle cellule batteriche senza influenzare le cellule sane vicine".

I futuri sforzi di ricerca per aumentare queste nanoparticelle metalliche con gruppi di legame specifici per le cellule cancerose possono potenzialmente consentire loro di essere utilizzati come agenti multifunzionali per molte applicazioni biomediche.