L’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) classifica la resistenza agli antibiotici come una delle dieci principali minacce alla salute globale. C’è quindi un grande bisogno di nuove soluzioni per affrontare i batteri resistenti e ridurre l’uso di antibiotici. Un gruppo di ricercatori della Chalmers University of Technology in Svezia presenta ora un nuovo spray in grado di uccidere anche i batteri resistenti agli antibiotici e che può essere utilizzato per la cura delle ferite e direttamente su impianti e altri dispositivi medici.
Può essere spruzzato direttamente nelle ferite senza compromettere la guarigione o applicato come rivestimento su cateteri e impianti per prevenire infezioni e combattere anche batteri multiresistenti.
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Credito: Chalmers University of Technology|
Anna-Lena Lundqvist
“La nostra innovazione può avere un duplice impatto nella lotta contro la resistenza agli antibiotici. Il materiale ha dimostrato di essere efficace contro molti diversi tipi di batteri, compresi quelli resistenti agli antibiotici, come lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA), pur avendo anche il potenziale per prevenire le infezioni e quindi ridurre la necessità di antibiotici, ” afferma Martin Andersson, capo della ricerca per lo studio e professore presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica di Chalmers.
Si stima già che i batteri resistenti agli antibiotici causino quasi 1,3 milioni di morti all’anno in tutto il mondo. Nell’ambito dello sforzo per rallentare la diffusione e lo sviluppo della resistenza ai farmaci, i ricercatori di Chalmers stanno sviluppando un nuovo materiale antibatterico che può essere utilizzato in ambito sanitario e diventare uno strumento efficace per combattere la resistenza agli antibiotici.
Il materiale è costituito da piccole particelle di idrogel dotate di un tipo di peptide* che uccide e lega efficacemente i batteri. Attaccare i peptidi alle particelle fornisce un ambiente protettivo e aumenta la stabilità dei peptidi. Ciò consente loro di lavorare insieme a fluidi corporei come il sangue, che altrimenti inattiva i peptidi, rendendoli difficili da usare in ambito sanitario. In studi precedenti, i ricercatori hanno mostrato come i peptidi possono essere utilizzati per materiali per la cura delle ferite come medicazioni per ferite. Ora hanno pubblicato due nuovi studi in cui il materiale battericida viene utilizzato sotto forma di spray per ferite e come rivestimento su dispositivi medici che vengono introdotti nel nostro corpo. Questo nuovo passo nella ricerca significa che l’innovazione può essere utilizzata in più modi e portare benefici ancora maggiori nel settore sanitario.
Uccide i batteri senza influire negativamente sulla guarigione delle ferite
Lo spray per ferite, che può raggiungere ferite profonde e altre aree aperte del corpo in cui possono entrare i batteri, è flessibile e molto utile per trattare e prevenire le infezioni. Il nuovo materiale presenta molti vantaggi rispetto agli spray e ai disinfettanti esistenti
“La sostanza in questo spray per ferite è completamente atossica e non influisce sulle cellule umane. A differenza degli spray battericidi esistenti, non inibisce il processo di guarigione del corpo. I materiali, che vengono semplicemente spruzzati sulla ferita, possono anche uccidere i batteri in un tempo più breve”, afferma Edvin Blomstrand, uno studente di dottorato industriale presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica presso la Chalmers University of Technology e uno dei principali autori di l’articolo scientifico
Riduce il rischio di infezione da materiali introdotti nel corpo
Per i trattamenti in cui materiali come impianti e cateteri vengono inseriti nel nostro corpo, le infezioni sono un grosso problema. Pertanto, c’è un grande bisogno di nuovi biomateriali antibatterici, cioè materiali che trattano, sostituiscono o modificano organi, tessuti o funzioni in un organismo biologico. Una delle principali fonti di infezione acquisita in ospedale deriva dall’uso di cateteri urinari. Il nuovo rivestimento dei ricercatori Chalmers può ora essere un nuovo strumento efficace per ridurre questo rischio e prevenire le infezioni.
“Sebbene i cateteri siano sterili una volta disimballati, possono essere contaminati da batteri mentre vengono introdotti nel corpo, il che può portare a infezioni. Uno dei principali vantaggi di questo rivestimento è che i batteri vengono uccisi non appena entrano in contatto con la superficie. Un altro è che può essere applicato a prodotti esistenti che sono già utilizzati in ambito sanitario, quindi non è necessario produrne di nuovi”, afferma Annija Stepulane, studentessa di dottorato presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica di Chalmers e una delle principali autori dell’articolo.
Nello studio, i ricercatori hanno testato il rivestimento su materiali siliconici utilizzati per i cateteri, ma vedono opportunità per utilizzarlo su altri biomateriali.
Ricerca in parallelo con lo sviluppo del prodotto
La ricerca sui materiali antibatterici viene condotta in collaborazione con la società spin-off Amferia AB, che sta anche commercializzando la tecnologia. Chalmers e Amferia hanno precedentemente presentato il materiale antibatterico sotto forma di medicazioni per ferite in idrogel, che sono attualmente oggetto di indagine clinica per la cura delle ferite sia umane che animali.
Leggi l’articolo Particelle di cristalli liquidi liotropici reticolati funzionalizzati con peptidi antimicrobici pubblicato sull’International Journal of Pharmaceutics. Gli autori dell’articolo sono Edvin Blomstrand (dottorato industriale presso Chalmers e ingegnere ricercatore presso Amferia), Anand K. Rajasekharan (Amferia), Saba Atefyekta (Amferia) e Martin Andersson (Chalmers).
Leggi l’articolo Modifica della superficie multifunzionale del PDMS per l’uccisione da contatto antibatterico e la somministrazione di farmaci polari, non polari e anfifilici nella rivista scientifica ASC Applied Bio Materials. Gli autori dell’articolo sono Annija Stepulane (dottoranda a Chalmers), Anand Kumar Rajasekharan (Amferia) e Martin Andersson (Chalmers).
Maggiori informazioni sulla ricerca e sui nuovi materiali
Le proprietà benefiche dei peptidi antimicrobici sono note da molti anni. Esistono in migliaia di varianti diverse nel sistema immunitario naturale di esseri umani, animali e piante e i ricercatori hanno cercato a lungo di imitare e sfruttare i peptidi per prevenire e curare le infezioni. Nel loro stato naturale, questi peptidi vengono rapidamente scomposti quando entrano in contatto con fluidi corporei come il sangue, il che rende difficile il loro uso clinico diretto. Nei materiali che i ricercatori stanno sviluppando, hanno risolto questo problema legando i peptidi alle particelle. Sia per lo spray che per il rivestimento, sono stati in grado di misurare che l’effetto battericida dei materiali dura fino a 48 ore a contatto con fluidi corporei e fino a pochi anni senza contatto con fluidi corporei.
I ricercatori hanno dimostrato che il 99,99% dei batteri viene ucciso dal materiale e che la capacità battericida è attiva per circa 48 ore, consentendone l’utilizzo in un’ampia gamma di applicazioni cliniche. Poiché i materiali non sono tossici, possono essere utilizzati direttamente sul o nel corpo, prevenendo o curando un’infezione senza influire negativamente sul naturale processo di guarigione.
Per ulteriori informazioni, contattare: Martin Andersson, Professore, Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica, +46 31 772 29 66, martin.andersson@chalmers.se
Materiale correlato
Comunicato stampa, 12 maggio 2021: il nuovo materiale può proteggere dai batteri resistenti
*Un peptide è una molecola costituita da una corta catena di amminoacidi. I peptidi differiscono dalle proteine ??in quanto sono più piccoli; i peptidi sono costituiti da un massimo di circa 50 aminoacidi, mentre le proteine ??sono costituite da più.
Didascalie:
1. Il materiale antibatterico, con peptidi legati a particelle di idrogel, funziona anche a contatto con fluidi corporei come il sangue. Può essere spruzzato direttamente nelle ferite senza compromettere la guarigione o applicato come rivestimento su cateteri e impianti per prevenire infezioni e combattere anche batteri multiresistenti.
2. Martin Andersson, Professore, Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica, Chalmers University of Technology
3. Edvin Blomstrand, dottorando, Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica, Chalmers University of Technology
4. Annija Stepulane, PhD student, Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica, Chalmers University of Technology
Credito: Chalmers University of Technology| Anna-Lena Lundqvist