Gli scienziati dell'EPFL hanno sviluppato una tecnica rivoluzionaria che utilizza la luce per manipolare e identificare i singoli batteriofagi senza la necessità di etichette chimiche o biorecettori, accelerando e rivoluzionando potenzialmente le terapie basate sui fagi in grado di trattare le infezioni batteriche resistenti agli antibiotici.
Con la resistenza agli antibiotici che incombe come una formidabile minaccia per la nostra salute, gli scienziati sono alla costante ricerca di modi alternativi per trattare le infezioni batteriche. Poiché sempre più ceppi batterici superano in astuzia i farmaci su cui facciamo affidamento da decenni, una possibile soluzione alternativa potrebbe essere trovata nei batteriofagi, che sono virus che predano i batteri.
La terapia fagica, l’uso di batteriofagi per combattere le infezioni batteriche, sta guadagnando popolarità come valida alternativa agli antibiotici tradizionali. Ma c'è un problema:trovare il fago giusto per una determinata infezione è come cercare un ago in un pagliaio, mentre i metodi attuali comportano colture complesse e analisi che richiedono molto tempo.
Ora, gli scienziati dell’EPFL, in collaborazione con il CEA Grenoble e l’Ospedale universitario di Losanna (CHUV), hanno sviluppato nanopinzette su chip che possono intrappolare e manipolare singoli batteri e virioni (la forma infettiva di un virus) utilizzando una quantità minima di potenza ottica. . Lo studio, condotto da Nicolas Villa ed Enrico Tartari nel gruppo di Romuald Houdré dell'EPFL, è pubblicato sulla rivista Small .
Le nanopinzette sono un tipo di pinzette ottiche, strumenti scientifici che utilizzano un raggio laser altamente focalizzato per trattenere e manipolare oggetti microscopici (ad esempio virioni) e persino submicroscopici come gli atomi in tre dimensioni. La luce crea una forza gradiente che attrae le particelle verso un punto focale ad alta intensità, mantenendole effettivamente in posizione senza contatto fisico.
Le pinzette ottiche furono inventate per la prima volta nel 1986 dal fisico Arthur Ashkin che ne elaborò i principi alla fine degli anni '60. L'innovazione tecnologica di Ashkin gli è valsa il Premio Nobel per la fisica 2018 e le pinzette ottiche rimangono un intenso campo di ricerca.
Esistono diversi tipi di pinzette ottiche. Ad esempio, le pinzette ottiche a spazio libero possono manipolare un oggetto in un ambiente aperto come aria o liquido senza barriere fisiche o strutture che guidino la luce. Ma in questo studio, i ricercatori hanno costruito nanopinzette integrate in un dispositivo optofluidico che integra tecnologie ottiche e fluidiche su un singolo chip.
Il chip contiene cavità di cristalli fotonici a base di silicio:le nanopinzette, che sono essenzialmente piccole trappole che spingono delicatamente i fagi in posizione utilizzando un campo di forza generato dalla luce. Il sistema ha permesso ai ricercatori di controllare con precisione singoli batteri e singoli virioni e acquisire informazioni in tempo reale sui microrganismi intrappolati.
Ciò che distingue questo approccio è che può distinguere tra diversi tipi di fagi senza utilizzare etichette chimiche o biorecettori di superficie, il che può richiedere molto tempo e talvolta inefficace. Invece, le nanopinzette distinguono tra i fagi leggendo i cambiamenti unici che ciascuna particella provoca nelle proprietà della luce. Il metodo senza etichetta può accelerare in modo significativo la selezione dei fagi terapeutici, promettendo tempi di risposta più rapidi per potenziali trattamenti basati sui fagi.
La ricerca ha anche implicazioni che vanno oltre la terapia fagica. La capacità di manipolare e studiare singoli virioni in tempo reale apre nuove strade nella ricerca microbiologica, offrendo agli scienziati un potente strumento per test e sperimentazioni rapidi. Ciò potrebbe portare a una comprensione più approfondita dei virus e delle loro interazioni con gli ospiti, il che ha un valore inestimabile nella battaglia in corso contro le malattie infettive.
Ulteriori informazioni: Nicolas Villa et al, Intrappolamento ottico e discriminazione rapida dei batteriofagi senza etichetta al livello del virione singolo, Piccolo (2024). DOI:10.1002/piccolo.202308814
Informazioni sul giornale: Piccolo
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