Il farmaco per il diabete (metformina) può migliorare l’efficienza e l’efficacia dei trattamenti antibatterici

I vecchi cani potrebbero non imparare nuovi trucchi, ma i vecchi farmaci possono, secondo un gruppo di ricerca con sede in Cina. La collaborazione ha scoperto che la metformina, un farmaco a piccole molecole utilizzato per il trattamento del diabete di tipo II da oltre 50 anni, può migliorare l’efficienza e l’ efficacia dei trattamenti antibatterici per una rapida guarigione delle ferite nei topi.

Hanno pubblicato i loro risultati il ??19 maggio su Nano Research. (DOI 10.1007/s12274-022-4457-5)

L’abuso di antibiotici ha portato a una grave resistenza batterica, con circa 1,27 milioni di morti nel 2019 a causa di infezioni batteriche multiresistenti. La resistenza batterica rappresenta una minaccia fatale per la salute umana. Le tecnologie antibatteriche non antibiotiche ei nanoagenti antibatterici con attività catalitiche specifiche non solo producono substrati tossici per uccidere direttamente i batteri -; compresi i batteri resistenti agli antibiotici -; ma può anche ridurre il rischio che i batteri sviluppino resistenza ai farmaci”.

Linlin Li, professore, co-autore corrispondente, Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems, Chinese Academy of Sciences

Secondo Li, la terapia chemiodinamica ha attirato un’attenzione significativa da quando è stata sviluppata nel 2016 come potenziale compagno per le terapie contro il cancro, l’inattivazione batterica e i trattamenti delle malattie infettive. La terapia utilizza nanomateriali contenenti metalli di transizione che reagiscono con il perossido di idrogeno per produrre il radicale idrossile, che indebolisce e uccide le cellule malate o infette, rendendole più suscettibili al trattamento diretto.

“La reazione genera un radicale idrossile tossico, che distrugge la struttura della superficie cellulare e fa sì che la cellula perda i suoi componenti interni”, ha affermato Li. “I nanoagenti catalizzano solo la generazione di radicali idrossilici nel sito del tumore o dei tessuti infiammati, quindi la terapia è altamente specifica per ridurre la tossicità fuori bersaglio. Le infezioni batteriche tendono anche ad essere accompagnate da alterazioni microambientali favorevoli alla terapia chemiodinamica”.

I ricercatori si sono proposti di migliorare il potere antibatterico di un nanoagente, riducendo anche la tossicità per le cellule sane -; un rischio che può essere difficile da controllare a causa della natura invasiva dell’infezione.

“Le parti della molecola caricate positivamente, come i sali di ammonio quaternario e il chitosano, hanno effetti antibatterici intrinseci attraverso l’adsorbimento sulla parete cellulare dei batteri, producendo un effetto di resistenza compartimentale e, infine, inducendo la morte batterica”, ha affermato Li. “La metformina è un farmaco a piccole molecole con carica positiva con effetti antitumorali, immunomodulatori e antibatterici segnalati. Abbiamo ipotizzato che l’integrazione della metformina con un nanoagente per terapia chemiodinamica migliorerebbe l’effetto antibatterico”.

I ricercatori hanno mescolato metformina con cloruro di rame per formare nanofogli la cui superficie era ricoperta dalle molecole di metformina -; potenziando la carica positiva del nanoagente e rafforzando gli effetti antibatterici, secondo Li.

I test in vitro hanno rivelato una nanopiattaforma biocompatibile con una migliore dispersione rispetto a un nanoagente senza metformina e una maggiore attività antibatterica.

“Rispetto ai precedenti rapporti che utilizzavano la metformina come agente antibatterico da solo, nei nostri esperimenti sono stati raggiunti eccellenti effetti antimicrobici utilizzando concentrazioni più basse dei nanosheet con tempi di azione molto brevi”, ha detto Li, che ha notato che stanno anche studiando gli effetti della metformina in altri applicazioni biomediche per sviluppare più terapie.

Per testare ulteriormente i nanosheet ricoperti di metformina, i ricercatori hanno stabilito un modello di infezione da stafilococco nella pelle dei topi. I topi sono stati divisi in cinque gruppi, ognuno dei quali ha ricevuto una variazione di trattamento. Il gruppo che ha ricevuto sia i nanosheet di metformina che il perossido di idrogeno aggiuntivo per promuovere la produzione di radicale idrossile ha avuto il tasso di guarigione della ferita più veloce, con chiusura completa entro il giorno 12 del trattamento.

“Questo lavoro non solo sviluppa un efficiente nanoagente per la terapia chemiodinamica come agente antibatterico alternativo per il trattamento delle infezioni delle ferite cutanee, ma fornisce anche idee sulla scoperta di nuovi usi per i vecchi farmaci”, ha affermato Li.

Li è anche affiliato al Center on Nanoenergy Research, School of Physical Science and Technology, Guangxi University e School of Nanoscience and Technology, University of CAS. Altri contributori includono Xueyu Wang, Teng Xu e il co-autore Shu Yan, 306th Clinical College of PLA, The Fifth Clinical College, Anhui Medical University; Shaobo Wang, Shuncheng Yao, Yunchao Zhao, Zeyu Zhang e Tian Huang, Istituto di Nanoenergia e Nanosistemi di Pechino, CAS; Xueyu Wang e Jiao Gao, Centro medico caratteristico della forza di supporto strategico del PLA. Xueyu Wang e Xu sono anche affiliati al Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems, CAS e al PLA Strategic Support Force Characteristic Medical Center. Shaobo Wang, Zhao, Zhang e Huang sono anche affiliati al Center on Nanoenergy Research, Scuola di Scienze e Tecnologie Fisiche, Università del Guangxi. Yao è anche affiliato alla School of Nanoscience and Technology, University of CAS.

La National Natural Science Foundation of China e il National Youth Talent Support Program hanno sostenuto questo lavoro.