Le infezioni associate all’assistenza sanitaria sono un problema comune nel suppurare la cura delle ferite, così come l’aumento dei batteri multiresistenti. Per combattere in modo efficace e selettivo le infezioni batteriche, un team di ricercatori ha sviluppato un nanomateriale battericida dotato di un "interruttore della luce" fotochimico che può essere diretto sia contro batteri Gram-positivi che Gram-negativi.
Come riferisce il team nello studio pubblicato su Angewandte Chemie , la sua efficacia contro l'MRSA può essere estesa ad altre infezioni batteriche selettive.
Le infezioni resistenti agli antibiotici sono diventate un problema urgente di sanità pubblica, in particolare in ambito ospedaliero. Molte delle specie batteriche in questione sono diffuse in natura, ma possono causare infezioni molto più gravi, talvolta incurabili, nei pazienti immunocompromessi.
I materiali battericidi offrono un nuovo approccio alla lotta alle infezioni associate all’assistenza sanitaria che non si basa sugli antibiotici. Mrinmoy De e colleghi dell'Indian Institute of Science di Bangalore, in India, sono ora riusciti a produrre un nanomateriale sensibile alla luce UV-visibile che può essere commutato per colpire batteri Gram-positivi o Gram-negativi.
Entrambi i tipi di batteri hanno strutture e composizioni della membrana esterna molto diverse. I batteri Gram-positivi, incluso lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA), hanno una membrana batterica composta principalmente da peptidoglicani.
Al contrario, i batteri Gram-negativi, incluso Pseudomonas aeruginosa, un altro batterio associato all’assistenza sanitaria con problematica resistenza agli antibiotici a banda larga, hanno sia la membrana interna che quella esterna composte principalmente da fosfolipidi con un sottile strato di peptidoglicano. "È importante ottenere un'attività battericida ceppo-selettiva", afferma De.
Per ottenere un agente battericida in grado di interagire selettivamente con entrambe le superfici chimiche, il team ha progettato un nanomateriale funzionalizzato fatto di bisolfuro di molibdeno (MoS2 ) con porzioni di azobenzene a cui erano attaccati gruppi amminici quaternari caricati positivamente. Mentre MoS2 è un battericida e i gruppi amminici quaternari consentono la depolarizzazione della membrana, le porzioni di azobenzene introducono un interruttore guidato dalla luce nella nanostruttura da una forma trans allungata a una forma cis curva per creare interazioni superficiali selettive.
Il team ha utilizzato diverse sonde chimiche e misurazioni ottiche per determinare che sia la forma cis che quella trans del nanomateriale uccidevano i batteri, anche se in modi molto diversi.
Per i Gram-negativi P. aeruginosa, la forma trans ha depolarizzato la membrana batterica e l'ha perforata completamente. Ciò ha consentito alla MoS2 nanomateriale per generare specie reattive dell'ossigeno intracellulare e uccidere i batteri. Al contrario, il ceppo MRSA Gram-positivo ha risposto in modo più efficace alla forma cis. In questo caso, la parete cellulare è stata danneggiata e rotta da interazioni specifiche.
Semplicemente “invertendo” l’interruttore UV dallo stato fondamentale trans allo stato cis, il team è stato in grado di controllare la selettività per entrambi i tipi batterici. Hanno dimostrato l’efficacia del loro nanomateriale curando con successo ferite infette da MRSA in modelli murini. Le ferite si sono chiuse completamente dopo 10 giorni quando trattate con il reagente cis, più velocemente del normale trattamento antibiotico con vancomicina.
Ulteriori informazioni: Jagabandhu Sahoo et al, Gating fotocontrollato dell'interazione selettiva della membrana batterica e attività antibatterica potenziata per la guarigione delle ferite, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202314804
Informazioni sul giornale: Edizione Internazionale Angewandte Chemie , Angewandte Chemie
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