I ricercatori dell’Istituto di chimica fisica dell’Accademia polacca delle scienze (IPC PAS) hanno dimostrato che le nanoparticelle di tè verde e argento sono un potente strumento contro agenti patogeni come batteri e lieviti. Il loro lavoro è pubblicato in Nanoscale Advances .
Il loro obiettivo era sviluppare un metodo efficace per combattere i batteri che altrimenti non sarebbero influenzati dagli agenti antimicrobici, come gli antibiotici.
L'uso eccessivo di antibiotici ha portato alla comparsa di resistenza a questi composti, diventando una delle maggiori minacce per la salute a livello mondiale.
Di conseguenza, la resistenza agli antibiotici è emersa più velocemente del progresso degli antibiotici, un fenomeno studiato dal team di scienziati dell’IPC PAS sotto la supervisione del Prof. Jan Paczesny, che ha proposto nuove nanoformulazioni da utilizzare contro agenti patogeni diffusi e impegnativi come ESKAPE batteri (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa e Enterobacter spp.) e altri lieviti patogeni problematici come Candida auris o Cryptococcus neoformans.
Questi microrganismi, trattati con antibiotici disponibili in commercio, sviluppano rapidamente resistenza agli antibiotici. I ricercatori hanno scelto ESKAPE come gruppo target poiché questi agenti patogeni portano a malattie gravi, dalla sepsi al cancro.
Alcuni mesi fa, il team di Paczesny ha deciso di provare a combinare nanoparticelle d'argento, note per le loro proprietà antimicrobiche e antifungine, ed estratti di tè ricchi di polifenoli che possiedono proprietà antiossidanti. Il concetto è stato concepito per migliorare l'efficacia ad ampio spettro contro gli agenti patogeni utilizzando nanoparticelle d'argento ibride verdi (AgNP), che sono significativamente più efficaci di tutti gli ingredienti e persino più efficaci di alcuni antibiotici.
Perché queste particelle ibride sono così speciali? Nel loro lavoro, tre note varietà di tè:tè nero (B-Tea), tè verde (G-Tea) e tè Pu-erh (R-Tea) sono stati utilizzati come agente di copertura, che agisce come stabilizzante per proteggere le particelle sintetizzate dall'aggregazione. In questo modo le particelle offrono un'elevata area superficiale attiva rispetto ad altre formulazioni. Inoltre, tale sintesi è ecologica per l'uso di ingredienti naturali durante la precipitazione.
Le strutture prodotte variano in forma e dimensione da 34 a 65 nm, a seconda del tipo di tè utilizzato durante la sintesi, e mostrano diversa reattività nei confronti dei microrganismi.
Inizialmente, le nanoparticelle d'argento prodotte in presenza di estratti di tè (B-TeaNP, G-TeaNP e R-TeaNP) sono state utilizzate per trattare ceppi batterici Gram-negativi (E. coli) e Gram-positivi (E. faecium) per testare la effetto su ceppi con diverse morfologie dell'involucro cellulare. Hanno esaminato le interazioni tra le nanoparticelle prodotte e gli agenti patogeni per determinarne l'efficacia, confrontando i risultati con gli antibiotici disponibili in commercio.
Gli agenti patogeni ESKAPE sono stati quindi testati secondo un protocollo per la concentrazione e la composizione delle particelle più efficaci, rivelando una diminuzione fino al 25% del numero di cellule batteriche in E. faecium e una diminuzione del 90% nel caso di E. cloacae . È interessante notare che le nanoparticelle di argento verde hanno mostrato anche attività antifungina, portando a una diminuzione dell'80% nel numero di cellule vitali di C. auris e a una diminuzione di circa il 90% per C. neoformans.
Sada Raza, il primo autore dello studio, afferma:"Inoltre, la dimensione delle nanoparticelle è solitamente correlata all'effetto citotossico dei nanomateriali, con le particelle più piccole che sono più citotossiche. Ciò dovrebbe favorire il controllo di AgNP e R-TeaNP rispetto a G-TeaNP e B-TeaNP nei nostri esperimenti. Nella maggior parte degli esperimenti, C-AgNP e R-TeaNP hanno mostrato l'efficacia antimicrobica più bassa. Ciò è in linea con altri studi, che hanno dimostrato che le dimensioni non sono un fattore primario che influenza l'antimicrobico attività degli AgNP."
Le proprietà antibatteriche e antifungine delle nanoparticelle d'argento prodotte con estratti di tè sono maggiori di quelle delle sole nanoparticelle d'argento a causa del loro alto contenuto di composti fenolici, isoflavonoidi (in particolare catechine come epigallocatechina (EGC) ed epigallocatechina gallato (EGCG)). Queste combinazioni, che utilizzano estratti di tè biologicamente attivi e quantità minori di nanoparticelle d'argento, sembrano essere un potenziale modo per combattere una serie di infezioni e persino sostituire gli antibiotici in alcune applicazioni.
"Abbiamo stabilito che le nanoparticelle d'argento sintetizzate con estratti di tè hanno proprietà antibatteriche più elevate rispetto alle nanoparticelle d'argento da sole. Pertanto, potrebbero essere utilizzati dosaggi inferiori di TeaNP (0,1 mg mL −1 ). Abbiamo confermato che in alcuni casi, l'effetto sinergico degli estratti di tè e delle nanoparticelle d'argento ha consentito un'efficacia superiore a quella degli antibiotici (ampicillina) quando testati alle stesse concentrazioni (0,1 mg mL −1 ) e dopo un tempo di esposizione relativamente breve di tre ore", afferma Mateusz Wdowiak, coautore di questo lavoro.
I ricercatori hanno scoperto che le nanoparticelle ibride antimicrobiche hanno comportato una significativa riduzione dei batteri rispetto agli antibiotici o ai composti presi separatamente. Sebbene non tutti i batteri siano stati uccisi, si tratta di un miglioramento significativo che potrebbe aiutare il trattamento dei superbatteri utilizzando dosi molto più basse rispetto ad altri composti disponibili in commercio.
La quantità di nanoparticelle d'argento ibride necessarie per sconfiggere batteri o infezioni fungine è estremamente bassa, il che le rende convenienti, quindi la chiave per utilizzarle bene non è solo la funzionalità, ma anche il basso costo di applicazione.
È un approccio che può essere adattato anche per combattere altre infezioni batteriche difficili da trattare. Le nuove nanoparticelle sviluppate dai ricercatori dell’IPC PAS potrebbero avvicinarci ulteriormente all’eliminazione efficace dei superbatteri mortali resistenti ai farmaci, fornendo un’alternativa agli antibiotici contro i batteri Gram-negativi e Gram-positivi. Questo studio mostra anche quanto lavoro c’è ancora da fare in questo campo. I composti utilizzati separatamente erano molto meno efficaci dell'ibrido verde.
In futuro, l'obiettivo principale dei ricercatori è utilizzare le nanoparticelle nella vita di tutti i giorni, a partire dalle applicazioni agricole. Su scala più ampia, il materiale proposto potrebbe essere utilizzato anche in applicazioni biomediche, come additivo per medicazioni per ferite per la protezione contro batteri Gram-negativi e Gram-positivi. Sperano anche di utilizzare la nanotecnologia per sviluppare trattamenti più mirati per i superbatteri resistenti ai farmaci.
Ulteriori informazioni: Sada Raza et al, Miglioramento dell'attività antimicrobica delle nanoparticelle d'argento contro i batteri ESKAPE e i patogeni fungini emergenti utilizzando estratti di tè, Nanoscale Advances (2023). DOI:10.1039/D3NA00220A
Fornito dall'Accademia Polacca delle Scienze
