La lotta senza fine contro i batteri ha preso una piega a favore dell'umanità con l'annuncio di uno strumento che potrebbe dare il sopravvento alla ricerca sui farmaci.

La resistenza batterica agli antibiotici ha prodotto titoli allarmanti negli ultimi anni, con la prospettiva che i trattamenti comunemente prescritti diventino obsoleti innescando campanelli d'allarme nell'establishment medico.

Sono assolutamente necessari metodi più efficienti per testare le sostituzioni, e un team dell'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) ne ha appena trovato uno.

Nella loro carta, pubblicato in Sensori ACS , gli scienziati osservano una struttura microbica chiamata biofilm, cellule batteriche che si uniscono in una matrice viscida.

Questi sono vantaggiosi per i batteri, anche dando resistenza agli antibiotici convenzionali. Con proprietà come queste, i biofilm possono essere pericolosi quando contaminano ambienti e industrie; tutto, dalla contaminazione della produzione alimentare all'intasamento dei tubi di trattamento delle acque reflue. I biofilm possono anche diventare letali se si fanno strada nelle strutture mediche.

Capire come si formano i biofilm è la chiave per trovare modi per sconfiggerli, e questo studio ha riunito scienziati dell'OIST con esperienze in biotecnologia, nanoingegneria e programmazione software per affrontarlo.

Il team si è concentrato sulla cinetica di assemblaggio del biofilm, le reazioni biochimiche che consentono ai batteri di produrre la loro struttura a matrice collegata. Raccogliere informazioni su come funzionano queste reazioni può dire molto su quali farmaci e sostanze chimiche possono essere utilizzate per contrastarle.

Il team non disponeva di strumenti che consentissero di monitorare la crescita del biofilm con la frequenza necessaria per comprenderlo chiaramente. Così, hanno modificato uno strumento esistente secondo il proprio design.

Dott. Nikhil Bhalla, lavorando nell'Unità di Micro/Bio/Nanofluidica dell'OIST, guidato dalla prof.ssa Amy Shen, è passato alla nanoscala per trovare una soluzione:"Abbiamo creato piccoli chip con strutture minuscole su cui crescere E. coli, " ha detto. "Sono ricoperti di nano-strutture a forma di fungo con uno stelo di biossido di silicio e un cappuccio d'oro".

Ora tutto ciò che il team doveva fare era trovare dei batteri con cui lavorare. Raggiungendo l'Unità di Biologia Cellulare Strutturale dell'OIST, il team è stato aiutato dal Dr. Bill Söderström, che ha fornito scorte di E. coli sulla superficie dei chip di nanofunghi affinché il team lo studiasse.

Quando questi nanofunghi sono soggetti a un raggio di luce mirato, lo assorbono per risonanza plasmonica superficiale localizzata (LSPR). Misurando la differenza tra le lunghezze d'onda della luce che entrano ed escono dal chip, gli scienziati hanno potuto osservare i batteri che crescono intorno alle strutture dei funghi senza disturbare i soggetti del test e influenzare i loro risultati.

"Questa è la prima volta che usiamo questa tecnica di rilevamento per studiare le cellule batteriche, " ha affermato il Dott. Riccardo Funari, il biotecnologo residente del team, "ma il problema che abbiamo riscontrato era che non potevamo monitorarlo in tempo reale."

È stato possibile ottenere un flusso costante di dati dalla loro configurazione LSPR, ma richiedeva un nuovo set di software per renderlo funzionale. Fortunatamente, il tecnico di ricerca Kang-yu Chu era a disposizione per prestare la sua esperienza di programmazione al problema.

"Abbiamo realizzato un programma di misurazione automatico con analisi istantanea basato sul software esistente, che ci consentono di elaborare i dati con un clic. Ha notevolmente ridotto il lavoro manuale coinvolto e ci ha permesso di correggere eventuali problemi con l'esperimento man mano che si verificano, " disse Kang-yu.

Ora queste tre discipline si sono combinate per creare uno strumento da banco che può essere utilizzato praticamente in qualsiasi laboratorio, e ci sono piani per miniaturizzare la tecnologia in un dispositivo portatile che potrebbe essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni di biorilevamento.

"Studi in arrivo su microrganismi clinicamente rilevanti, " disse il dottor Funari, "e siamo davvero entusiasti delle applicazioni. Questo potrebbe essere un ottimo strumento per testare futuri farmaci su molti tipi diversi di batteri". Almeno per ora, gli umani stanno prendendo il comando nella battaglia batterica.