Le nuove nanoparticelle sviluppate dai ricercatori dell'ETH di Zurigo e dell'Empa rilevano i batteri multiresistenti che si nascondono nelle cellule del corpo e li uccidono. L'obiettivo degli scienziati è sviluppare un agente antibatterico che sia efficace laddove gli antibiotici convenzionali rimangono inefficaci.

Nella corsa agli armamenti "l'umanità contro i batteri, " I batteri sono attualmente davanti a noi. Le nostre ex armi miracolose, antibiotici, falliscono sempre più frequentemente quando i germi usano manovre difficili per proteggersi dagli effetti di questi farmaci. Alcune specie si ritirano persino all'interno delle cellule umane, dove rimangono "invisibili" al sistema immunitario. Questi patogeni particolarmente temuti includono gli stafilococchi multiresistenti (MRSA), che possono causare malattie potenzialmente letali come sepsi o polmonite.

Per scovare i germi nei loro nascondigli ed eliminarli, un team di ricercatori dell'ETH di Zurigo e dell'Empa sta ora sviluppando nanoparticelle che utilizzano una modalità di azione completamente diversa dagli antibiotici convenzionali:mentre gli antibiotici hanno difficoltà a penetrare nelle cellule umane, queste nanoparticelle possono penetrare nella membrana delle cellule colpite. Una volta lì, possono combattere i batteri.

Biovetro e metallo

Il team guidato da Inge Herrmann, professore di Sistemi di nanoparticelle all'ETH di Zurigo e ricercatore all'Empa di San Gallo, ossido di cerio usato, un materiale con proprietà antibatteriche e antinfiammatorie nella sua forma di nanoparticelle. I ricercatori hanno combinato l'ossido di cerio con un materiale ceramico bioattivo noto come biovetro e hanno sintetizzato ibridi di nanoparticelle dai due materiali.

Nella coltura cellulare e utilizzando la microscopia elettronica, hanno studiato le interazioni tra le nanoparticelle ibride, cellule umane e batteri. Quando gli scienziati hanno trattato le cellule infettate da batteri con le nanoparticelle, i batteri all'interno delle cellule cominciarono a dissolversi. Però, se i ricercatori bloccassero specificamente l'assorbimento delle particelle ibride nelle cellule, l'effetto antibatterico era sparito.

Sviluppo di resistenza meno probabile

L'esatto meccanismo d'azione delle particelle non è ancora completamente compreso. È stato dimostrato che anche altri metalli hanno effetti antimicrobici. Però, il cerio è meno tossico per le cellule umane di, ad esempio, d'argento. Gli scienziati attualmente presumono che le nanoparticelle influenzino la membrana cellulare dei batteri, creando specie reattive dell'ossigeno che portano alla distruzione dei germi. Poiché la membrana cellulare delle cellule umane è strutturata in modo diverso da quella dei batteri, le nostre cellule non sono interessate da questo processo.

I ricercatori pensano che sia meno probabile che si sviluppi resistenza contro un meccanismo di questo tipo. Prossimo, i ricercatori mirano ad analizzare le interazioni delle particelle nel processo di infezione in modo più dettagliato al fine di ottimizzare ulteriormente la struttura e la composizione delle nanoparticelle. Il loro obiettivo è sviluppare un agente antibatterico semplice e robusto che sia efficace all'interno delle cellule infette.