Trovare alternative agli antibiotici è una delle maggiori sfide che la comunità di ricerca deve affrontare. I batteri sono sempre più resistenti a questi farmaci, e questa resistenza porta alla morte di più di 25, 000 in tutto il mondo. Ora, un team multidisciplinare di ricercatori dell'Universitat Rovira i Virgili, l'Università di Grenoble (Francia), l'Università del Saarland (Germania) e l'Università RMIT (Australia) hanno scoperto che la deformazione meccanica dei batteri è un meccanismo tossico che può uccidere i batteri con nanoparticelle d'oro. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Materiale avanzato e rappresentano una svolta nella comprensione da parte dei ricercatori degli effetti antibatterici delle nanoparticelle e dei loro sforzi per trovare nuovi materiali con proprietà battericide.

Fin dai tempi dell'Antico Egitto, l'oro è stato utilizzato in una vasta gamma di applicazioni mediche e, più recentemente, per quanto riguarda la diagnosi e la cura di malattie come il cancro. Ciò è dovuto al fatto che l'oro è un materiale chimicamente inerte, questo è, non reagisce né cambia quando entra in contatto con un organismo. Tra la comunità scientifica, le nanoparticelle sono note per la loro capacità di rendere visibili i tumori e per le loro applicazioni in nanomedicina.

Questa nuova ricerca mostra che queste nanoparticelle chimicamente inerti possono uccidere i batteri grazie a un meccanismo fisico che deforma la parete cellulare. Per dimostrare questo, i ricercatori hanno sintetizzato in laboratorio nanoparticelle d'oro a forma di sfera quasi perfetta e altre a forma di stelle, tutti misurano 100 nanometri (8 volte più sottili di un capello). Il gruppo ha analizzato come queste particelle interagiscono con i batteri viventi. "Troviamo che i batteri si deformano e si sgonfiano come una palla che fa uscire l'aria prima di morire in presenza di queste nanoparticelle, " ha spiegato Vladimir Baulin, ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'URV. I ricercatori affermano che i batteri sembrano essere morti dopo una massiccia perdita, "come se la parete cellulare fosse esplosa spontaneamente".

Gli scienziati pensavano che un meccanismo fisico potesse essere responsabile della morte dei batteri. Di conseguenza, hanno effettuato una simulazione numerica per analizzare come uno strato omogeneo di singole nanoparticelle potrebbe applicare una tensione meccanica sufficiente alla parete cellulare dei batteri che finisce per rompersi apparentemente stirandosi, come un palloncino che viene gonfiato da punti diversi fino a quando non esplode.

A conferma di questa ipotesi, i ricercatori hanno creato un modello artificiale di una membrana cellulare batterica per valutare la sua risposta quando è entrata in contatto con le nanoparticelle d'oro da 100 nm. "Abbiamo scoperto che il modello si è contratto spontaneamente fino a collassare completamente, dimostrando così l'ipotesi che le nanoparticelle applichino un allungamento meccanico sulla membrana cellulare dei batteri, " ha affermato Baulin.