La stagione del "ritorno a scuola" significa comprare carta e penna, capire il nuovo percorso dell'autobus e... mal d'orecchi. I medici in genere trattano queste infezioni con antibiotici, ma i bambini non sempre completano il ciclo completo, accelerando la resistenza a questi farmaci. Oggi i ricercatori riferiscono di aver sviluppato un sistema su scala nanometrica monouso che difficilmente genererà resistenza. Usando un composto simile alla candeggina negli animali da laboratorio, hanno dimostrato che può uccidere un tipo di batterio che causa infezioni alle orecchie e un giorno potrebbe essere facilmente applicato come gel.
I ricercatori presenteranno i loro risultati oggi alla riunione autunnale dell'American Chemical Society (ACS).
"Inizialmente abbiamo concepito questa idea esaminando la candeggina come detergente domestico. Anche se è stata utilizzata dal 19° secolo, i batteri non sembrano aver sviluppato alcuna resistenza diffusa a questo detergente", afferma Rong Yang, Ph.D., il ricercatore principale del progetto.
Ma Yang avverte subito che le persone non dovrebbero trattare le infezioni con la candeggina. La soluzione venduta nei negozi è altamente concentrata e caustica, ma se utilizzata in modo adeguatamente controllato a concentrazioni estremamente basse, il principio attivo della candeggina è considerato compatibile con i tessuti viventi.
Dopo aver realizzato che il principio attivo contenuto nei detergenti domestici poteva aggirare la resistenza agli antibiotici, i ricercatori della Cornell University hanno deciso di affrontare una piaga quasi universale dell’infanzia:le infezioni acute dell’orecchio. Queste infezioni colpiscono oltre il 95% dei bambini negli Stati Uniti e il trattamento richiede in genere l’assunzione di antibiotici per 5-10 giorni. Tuttavia, questi regimi possono causare effetti collaterali problematici, portando alcune famiglie a interrompere prematuramente il farmaco, soprattutto se i sintomi si risolvono. Ma l’uso improprio di questi farmaci può accelerare lo sviluppo della resistenza agli antibiotici, il che rende le infezioni più difficili, se non impossibili, da trattare. Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità, questo problema è tra le maggiori minacce alla salute globale.
I batteri hanno più successo nel combattere alcune sostanze rispetto ad altre. L'acido ipoclorico della candeggina appartiene a una famiglia di composti, noti come acidi ipoalogeni, verso i quali i batteri devono ancora sviluppare una resistenza significativa, molto probabilmente a causa dei numerosi modi in cui questi acidi altamente reattivi danneggiano le cellule microbiche, afferma Yang.
Poiché queste sostanze si degradano rapidamente, Yang e i suoi colleghi hanno cercato di generarne una in base alle necessità dietro il timpano nell’orecchio medio, dove si verificano le infezioni dell’orecchio. Hanno trovato ispirazione in un enzima estratto dalle alghe giganti, che converte il perossido di idrogeno (H2 O2 ) all'acido ipobromoso (HOBr), un parente chimico della candeggina.
Causa frequente di infezioni all'orecchio, il batterio Streptococcus pneumoniae produce H2 O2 per combattere altri microbi. Per imitare l'enzima delle alghe, che contiene il metallo vanadio, Yang e i suoi colleghi hanno progettato nanofili fatti di pentossido di vanadio (V2 O5 ). Questi producono HOBr solo in presenza dell'H2 O2 -producono batteri e la loro forma a bastoncino aiuta a mantenerli in posizione riducendo la loro capacità di diffondersi nei fluidi corporei.
Nei test sui cincillà, che contraggono infezioni alle orecchie dagli stessi agenti patogeni dei bambini umani, sono riusciti a eliminare la maggior parte dello S. pneumoniae. Yang e colleghi hanno scoperto che dopo il trattamento con i nanofili, i timpani degli animali, un tempo infiammati, sono tornati alla normalità. Nel frattempo, test su animali sani hanno dimostrato che il trattamento non interferisce con l'udito.
Per questi esperimenti, i ricercatori hanno iniettato i nanofili direttamente nell’orecchio medio. In un lavoro più recente sui cincillà, hanno sviluppato un metodo meno invasivo e più pratico per trasportare i fili. Decorando i nanofili con peptidi noti per trasportare piccole particelle attraverso il timpano, Yang e il suo team hanno scoperto che potevano somministrare il trattamento localmente sotto forma di gel depositato nel condotto uditivo. Una volta applicato il gel, i nanofili al suo interno attraversavano il tessuto intatto. Stanno anche esplorando altri approcci per far passare i nanofili attraverso il timpano.
Perché altri batteri che causano infezioni all'orecchio non producono H2 O2 , i ricercatori stanno attualmente esaminando se questo sistema è efficace in presenza di microbi diversi da S. pneumoniae e come potrebbero adattarlo per combattere gli altri batteri.
I ricercatori non hanno ancora condotto studi per determinare per quanto tempo il sistema rimane in posizione, anche se le loro prove suggeriscono che i nanofili fuoriescono dall’orecchio medio una volta che l’infezione si è risolta. Tuttavia, Yang sospetta che potrebbero adattare le proprietà dei nanofili affinché rimangano al loro posto per lunghi periodi. Quest'ultimo approccio potrebbe consentire di prevenire le infezioni ricorrenti che affliggono molti bambini.
"Se i batteri ritornassero, il sistema potrebbe riavviarsi, così i bambini non avrebbero bisogno di antibiotici ripetutamente e non creerebbero ulteriore resistenza lungo il percorso", dice Yang.
Ulteriori informazioni: Eradicazione dell'infezione dell'orecchio tramite sintesi autonoma di antimicrobici, ACS Autunno 2023.
Fornito dall'American Chemical Society
