Gli antimicrobici sono usati per uccidere o rallentare la crescita dei batteri, virus e altri microrganismi. Possono essere sotto forma di antibiotici, usato per trattare le infezioni corporee, o come additivo o rivestimento su prodotti commerciali utilizzati per tenere a bada i germi. Questi strumenti salvavita sono essenziali per prevenire e curare le infezioni nell'uomo, animali e piante, ma rappresentano anche una minaccia globale per la salute pubblica quando i microrganismi sviluppano resistenza ad essi, un concetto noto come resistenza antimicrobica.

Uno dei principali fattori di resistenza agli antimicrobici è l'abuso e l'abuso di agenti antimicrobici, che include nanoparticelle d'argento, un materiale avanzato con proprietà antimicrobiche ben documentate. È sempre più utilizzato in prodotti commerciali che vantano prestazioni potenziate di uccisione dei germi:è stato tessuto nei tessuti, spalmato su spazzolini da denti, e persino mescolato ai cosmetici come conservante.

Il gruppo Gilbertson presso l'Università di Pittsburgh Swanson School of Engineering ha utilizzato ceppi di laboratorio di E.coli per comprendere meglio la resistenza batterica alle nanoparticelle d'argento e tentare di anticipare il potenziale uso improprio di questo materiale. Il team ha recentemente pubblicato i risultati in Nanotecnologia della natura.

"La resistenza batterica alle nanoparticelle d'argento è poco studiata, quindi il nostro gruppo ha esaminato i meccanismi alla base di questo evento, "ha detto Lisa Stabryla, autore principale dell'articolo e un recente dottorato di ricerca in ambito civile e ambientale. laureato a Pitt. "Questa è un'innovazione promettente da aggiungere al nostro arsenale di antimicrobici, ma dobbiamo studiarlo consapevolmente e forse regolarne l'uso per evitare una diminuzione dell'efficacia come abbiamo visto con alcuni comuni antibiotici".

Stabryla esposto E.coli a 20 giorni consecutivi di nanoparticelle d'argento e la crescita batterica monitorata nel tempo. Le nanoparticelle sono circa 50 volte più piccole di un batterio.

"All'inizio, i batteri potrebbero sopravvivere solo a basse concentrazioni di nanoparticelle d'argento, ma mentre l'esperimento continuava, abbiamo scoperto che potevano sopravvivere a dosi più elevate, " osservò Stabryla. "È interessante notare che abbiamo scoperto che i batteri hanno sviluppato una resistenza alle nanoparticelle d'argento, ma non solo ai loro ioni d'argento rilasciati".

Il gruppo ha sequenziato il genoma del E.coli che era stato esposto a nanoparticelle d'argento e ha trovato una mutazione in un gene che corrisponde a una pompa di efflusso che spinge gli ioni di metalli pesanti fuori dalla cellula.

"È possibile che qualche forma di argento entri nella cella, e quando arriva, la cellula muta per pomparla rapidamente fuori, " ha aggiunto. "È necessario più lavoro per determinare se i ricercatori possono forse superare questo meccanismo di resistenza attraverso la progettazione delle particelle".

Il gruppo ha quindi studiato due diversi tipi di E.coli :un ceppo iper-mobile che nuota nel suo ambiente più rapidamente dei batteri normalmente mobili e un ceppo non mobile che non ha mezzi fisici per muoversi. Hanno scoperto che solo il ceppo ipermobile ha sviluppato resistenza.

"Questa scoperta potrebbe suggerire che le nanoparticelle d'argento possono essere una buona opzione per colpire determinati tipi di batteri, ceppi particolarmente immobili, " Disse Stabrilla.

Alla fine, i batteri troveranno ancora un modo per evolversi ed eludere gli antimicrobici. La speranza è che una comprensione dei meccanismi che portano a questa evoluzione e un uso consapevole di nuovi antimicrobici riducano l'impatto della resistenza antimicrobica.

"Siamo i primi a esaminare gli effetti della motilità batterica sulla capacità di sviluppare resistenza alle nanoparticelle d'argento, " ha detto Leanne Gilbertson, assistente professore di ingegneria civile e ambientale a Pitt. "La differenza osservata è davvero interessante e merita ulteriori indagini per comprenderla e come collegare la risposta genetica, la regolazione della pompa di efflusso, alla capacità dei batteri di muoversi nel sistema.

"I risultati sono promettenti per essere in grado di mettere a punto le proprietà delle particelle per una risposta desiderata, come l'elevata efficacia evitando la resistenza."