Christina Gudz, ricercatrice presso il NUST MISIS Inorganic Nanomaterials Laboratory. Credito:NUST MISIS
Gli scienziati dei materiali dell'Università MISIS hanno presentato nanorivestimenti antibatterici con un'efficienza fino al 99,99% contro agenti patogeni microbici e fungini. Un materiale a base di nitruro di boro e nanoparticelle ultrafini di argento metallizzato o ossido di ferro non ha i tipici effetti collaterali negativi e può quindi diventare una sicura alternativa agli antibiotici in traumatologia, chirurgia e implantologia. I risultati del lavoro sono stati pubblicati sulla rivista Applied Surface Science .
La storia dell'umanità è legata alla lotta alle infezioni e il problema è ancora acuto. A causa di un aumento significativo del numero di interventi chirurgici e dell'emergere di batteri resistenti agli antibiotici, il problema della soppressione dell'infezione nelle fasi iniziali è diventato particolarmente rilevante. Ad esempio, secondo la rivista scientifica Lancet , nel 2019 oltre un milione di persone sono morte a causa di infezioni batteriche resistenti agli antibiotici. Secondo la stessa pubblicazione, la mortalità per resistenza batterica agli antibiotici è ora seconda solo all'ictus e alla malattia coronarica.
Inoltre, scienziati di tutto il mondo stanno cercando di risolvere il problema delle infezioni microbiche causate dall'installazione di impianti durante l'intervento chirurgico. La chirurgia ortopedica e odontoiatrica è un problema particolarmente grave. Non è un segreto che la terapia farmacologica concomitante per l'infiammazione intorno agli impianti spesso porta a effetti collaterali dovuti alle proprietà degli antibiotici e alle alte dosi.
Un gruppo di scienziati di NUST MISIS in collaborazione con i colleghi del Centro di ricerca statale per la microbiologia applicata e la biotecnologia ha offerto una soluzione non standard al problema:un complesso triplice effetto su un patogeno infettivo:danno fisico alla membrana batterica, effetto battericida a causa del rilascio di ioni metallici e della sintesi di specie reattive dell'ossigeno che distruggono i patogeni.
"Per risolvere il problema, abbiamo sintetizzato rivestimenti costituiti da nanoparticelle di nitruro di boro, modificate con nanoparticelle ultrafini di argento metallico o ossido di ferro. I portatori di nitruro di boro hanno una forma sferica unica con una superficie ricoperta di aghi. I batteri che aderiscono muoiono a causa della distruzione fisica di la loro membrana cellulare al contatto diretto con la superficie. I rivestimenti stessi emettono ioni metallici a seconda della concentrazione. I nostri studi hanno dimostrato che a una concentrazione inibitoria minima, nanoparticelle di ossido di ferro (74 μg/cm 2 ) sopprimono efficacemente la crescita dei batteri gram-negativi E. coli, nonché dei ceppi batterici di stafilococco aureo e streptococco pneumoniae durante le prime tre ore. I rivestimenti con argento ad una concentrazione minima pari a 12 μg/cm inattivano completamente i batteri", ha affermato Christina Gudz, una delle autrici dello studio, ricercatrice presso il NUST MISIS Inorganic Nanomaterials Laboratory.
Si è scoperto che questo rivestimento distrugge il 100% dei microrganismi studiati. I ceppi batterici e il fungo Candida parapsilosis muoiono entro 24 ore dall'esposizione. Secondo i ricercatori, le nanoparticelle sferiche e a forma di ago ("shaggy") possono essere formate solo dal nitruro di boro.
Una maggiore attività battericida e fungicida dei campioni ottenuti è associata alla formazione di un gran numero di specie reattive dell'ossigeno:i radicali liberi danneggiano le membrane dei microrganismi, portando alla loro morte.
Gli sviluppatori sottolineano che i test hanno dimostrato l'assenza di citotossicità del rivestimento, il che significa che è sicuro per il paziente, mentre il suo principio attivo è efficace contro i patogeni. La differenza predominante nel rivestimento rispetto agli analoghi sono le dosi minime di componenti battericidi e la completa assenza di un riempitivo antibiotico, che elimina la resistenza.
Il team ha testato i campioni ottenuti come rivestimenti per impianti. Il prossimo passo sarà utilizzare lo sviluppo come materiale di medicazione in traumatologia e chirurgia. Hanno anche in programma di condurre studi in vitro in futuro, ma ora la priorità è condurre studi su ceppi pericolosi di batteri e virus (Vibrio cholerae, COVID-19, ecc.). + Esplora ulteriormente
