Un team di ricercatori della Brown University ha sviluppato un nuovo materiale reattivo in grado di rilasciare il carico incapsulato solo quando sono presenti batteri patogeni. Il materiale potrebbe essere utilizzato per realizzare medicazioni per ferite che rispondono rapidamente alle infezioni in crescita, ma forniscono farmaci solo su richiesta.

Lo sviluppo è particolarmente rilevante di fronte alla crisi globale di resistenza agli antibiotici, affermano i ricercatori, poiché il materiale potrebbe aiutare a combattere le infezioni affrontando anche il problema della resistenza.

"Abbiamo sviluppato un sistema di somministrazione di farmaci intelligente attivato da batteri", ha affermato Anita Shukla, professore associato presso la Brown's School of Engineering, che ha guidato lo sviluppo del materiale. "La nostra ipotesi è che tecnologie come questa, che riducono la quantità di farmaco necessaria per un trattamento efficace, possano anche ridurre sia gli effetti collaterali che il potenziale di resistenza".

Il nuovo materiale, descritto nella rivista ACS Applied Materials and Interfaces , è un idrogel, una rete polimerica idrata. Gli idrogel sono altamente biocompatibili e possono essere utilizzati per incapsulare una gamma di nanoparticelle o terapie a base di piccole molecole. Sono spesso usati nelle medicazioni delle ferite. Gli idrogel "intelligenti" o reattivi stanno emergendo come piattaforme promettenti per la somministrazione di farmaci. Possono essere fatti per rispondere all'ambiente localizzato, accelerando o rallentando il rilascio di farmaci in risposta a temperatura, pH o altri fattori.

Per questo nuovo materiale, Shukla e il suo team hanno sviluppato un idrogel sensibile alle β-lattamasi, una classe di enzimi rilasciati da una varietà di batteri nocivi. La presenza di β-lattamasi provoca il degrado della rete polimerica reticolata del materiale, liberando le nanoparticelle terapeutiche trattenute all'interno.

"La cosa interessante è che le β-lattamasi sono in realtà una delle principali cause di resistenza agli antibiotici poiché distruggono gli antibiotici β-lattamici, che sono alcuni dei nostri antibiotici più comunemente prescritti", ha detto Shukla. "Ma abbiamo preso questo meccanismo di difesa batterica e l'abbiamo usato contro i batteri."

In una serie di esperimenti di laboratorio, Shukla e un team di studenti laureati Brown hanno dimostrato che il materiale è effettivamente sensibile alle β-lattamasi, rilasciando un carico di nanoparticelle solo quando erano presenti β-lattamasi o batteri produttori di β-lattamasi. In caso contrario, il materiale ha mantenuto il suo carico incapsulato. Il team prevede di continuare a sviluppare e testare il materiale, eventualmente in ambito clinico come medicazione per ferite in grado di rispondere alle infezioni emergenti.

"Pensiamo che questo sia qualcosa che ha il potenziale per essere tradotto in clinica", ha detto Shukla. "Stiamo continuando a lavorare in tal senso."

Ulteriori autori dello studio sono Dahlia Alkekhia e Cassi LaRose del Brown's Center for Biomedical Engineering. + Esplora ulteriormente

Nuovi approfondimenti nella lotta alla resistenza agli antibiotici