I ricercatori hanno sviluppato un nuovo rivestimento che distrugge i superbatteri che potrebbe essere utilizzato su medicazioni per ferite e impianti per prevenire e curare infezioni batteriche e fungine potenzialmente mortali.

Il materiale è uno dei rivestimenti antimicrobici più sottili sviluppati fino ad oggi ed è efficace contro un'ampia gamma di batteri e cellule fungine resistenti ai farmaci, lasciando le cellule umane illese.

La resistenza agli antibiotici è una grave minaccia per la salute globale, provocando almeno 700, 000 morti all'anno. Senza lo sviluppo di nuove terapie antibatteriche, il bilancio delle vittime potrebbe salire a 10 milioni di persone all'anno entro il 2050, pari a 100 trilioni di dollari di spese sanitarie.

Mentre il carico sanitario delle infezioni fungine è meno riconosciuto, a livello globale uccidono circa 1,5 milioni di persone ogni anno e il bilancio delle vittime è in crescita. Una minaccia emergente per i pazienti COVID-19 ricoverati in ospedale, ad esempio, è il fungo comune, Aspergillo, che possono causare infezioni secondarie mortali.

Il nuovo rivestimento di un team guidato dalla RMIT University si basa su un materiale 2D ultrasottile che fino ad ora è stato principalmente di interesse per l'elettronica di prossima generazione.

Gli studi sul fosforo nero (BP) hanno indicato che ha alcune proprietà antibatteriche e antimicotiche, ma il materiale non è mai stato esaminato metodicamente per un potenziale uso clinico.

La nuova ricerca, pubblicato sulla rivista dell'American Chemical Society Materiali applicati e interfacce , rivela che la BP è efficace nell'uccidere i microbi quando viene distribuita in strati nanosottili su superfici come il titanio e il cotone, utilizzato per realizzare impianti e medicazioni per ferite.

Il co-ricercatore Dr. Aaron Elbourne ha affermato che la scoperta di un materiale in grado di prevenire le infezioni batteriche e fungine è stato un progresso significativo.

"Questi agenti patogeni sono responsabili di enormi oneri sanitari e poiché la resistenza ai farmaci continua a crescere, la nostra capacità di trattare queste infezioni diventa sempre più difficile, "Elbourne, un Postdoctoral Fellow presso la School of Science dell'RMIT, disse.

"Abbiamo bisogno di nuove armi intelligenti per la guerra ai superbatteri, che non contribuiscono al problema della resistenza antimicrobica.

"Il nostro rivestimento nanosottile è un doppio killer di insetti che agisce separando batteri e cellule fungine, qualcosa a cui i microbi faranno fatica ad adattarsi. Ci vorrebbero milioni di anni per sviluppare naturalmente nuove difese contro un attacco fisico così letale.

"Mentre abbiamo bisogno di ulteriori ricerche per essere in grado di applicare questa tecnologia in contesti clinici, è una nuova entusiasmante direzione nella ricerca di modi più efficaci per affrontare questa seria sfida per la salute".

Co-leader ricercatore Professore Associato Sumeet Walia, dalla Scuola di Ingegneria di RMIT, ha precedentemente condotto studi innovativi utilizzando la BP per la tecnologia dell'intelligenza artificiale e l'elettronica che imita il cervello.

"La pressione arteriosa si decompone in presenza di ossigeno, che normalmente è un grosso problema per l'elettronica e qualcosa che abbiamo dovuto superare con un'accurata ingegneria di precisione per sviluppare le nostre tecnologie, " disse Valia.

"Ma si scopre che i materiali che si degradano facilmente con l'ossigeno possono essere l'ideale per uccidere i microbi:è esattamente ciò che stavano cercando gli scienziati che lavorano sulle tecnologie antimicrobiche.

"Quindi il nostro problema era la loro soluzione."

Come funziona il killer di insetti nanosottile

Quando la BP si rompe, ossida la superficie dei batteri e delle cellule fungine. Questo processo, nota come ossidazione cellulare, alla fine lavora per farli a pezzi.

Nel nuovo studio, primo autore e dottorato di ricerca. il ricercatore Zo Shaw ha testato l'efficacia di strati nanosottili di BP contro cinque ceppi batterici comuni, compreso E. coli e MRSA farmacoresistente, oltre a cinque tipi di funghi, compresa la Candida auris.

In sole due ore, fino al 99% delle cellule batteriche e fungine sono state distrutte.

È importante sottolineare che anche la pressione sanguigna ha iniziato a degradarsi in quel periodo ed è stata completamente disintegrata entro 24 ore, una caratteristica importante che mostra che il materiale non si sarebbe accumulato nel corpo.

Lo studio di laboratorio ha identificato i livelli ottimali di PA che hanno un effetto antimicrobico mortale lasciando le cellule umane sane e intere.

I ricercatori hanno ora iniziato a sperimentare diverse formulazioni per testare l'efficacia su una gamma di superfici rilevanti dal punto di vista medico.

Il team è desideroso di collaborare con potenziali partner del settore per sviluppare ulteriormente la tecnologia, per il quale è stata depositata una domanda di brevetto provvisoria.