O proteină care le dă puricilor puterea de a se sări a fost utilizată pentru a elimina celulele bacteriene, rezultatele analizelor de laborator demonstrând potențialul materialului de a preveni infecțiile bacteriene de la nivelul implanturilor medicale.
Studiul condus de cercetătorii de la Universitatea RMIT din Australia reprezintă prima utilizare raportată a acoperirilor (coating) antibacteriene fabricate din proteine ce imită rezilina (o proteină elastomerică de la insecte și alte artropode) pentru a bloca complet atașarea bacteriilor la o suprafață.
Autoarea principală a studiului, prof. Namita Roy Choudhury, declară că descoperirea este un pas esențial către obiectivul cercetătorilor de a crea suprafețe inteligente care împiedică creșterea bacteriilor periculoase, în special a celor rezistente la antibiotice, precum MRSA, pe implanturile medicale.
Bacteriile se găsesc adesea pe implanturi după intervenții chirurgicale, în ciuda sterilizării și a controlului infecțiilor. Ele pot duce la infecții care necesită antibiotice, dar odată cu creșterea frecvenței rezistenței la antibiotice, sunt necesare noi măsuri preventive.
Prin urmare, cercetătorii au proiectat noua suprafață pentru a preveni complet atașarea inițială a bacteriilor și formarea biofilmului, reducând astfel ratele de infecție. Aplicațiile potențiale ar putea include acoperiri prin pulverizare pentru instrumente chirurgicale, implanturi medicale, catetere și pansamente pentru răni.
Rezilina vine în ajutor
Rezilina, o proteină întâlnită la insecte, este cunoscută pentru elasticitatea sa remarcabilă – permite puricilor să sară de peste o sută de ori înălțimea lor -, dar este, de asemenea, extrem de rezistentă și biocompatibilă.
Aceste proprietăți excepționale și natura netoxică fac ca rezilina și proteinele care o imită să fie ideale pentru multe aplicații ce necesită materiale și acoperiri flexibile și durabile. Astfel de aplicații variază de la ingineria tisulară și administrarea de medicamente, până la electronica flexibilă și echipamentele sportive.
Echipa de cercetători a creat mai multe metode de acoperire cu forme modificate de rezilină, apoi a testat interacțiunile acestora cu bacteria E. coli și celulele pielii umane, în condiții de laborator.
Studiul a arătat cum proteinele modificate sub formă de nanopicături, cunoscute sub numele de coacervate, au fost 100% eficiente în respingerea bacteriilor, integrându-se în același timp bine cu celulele umane sănătoase, o parte esențială a succesului implanturilor medicale.
„Odată ce intră în contact, învelișul interacționează prin forțe electrostatice cu membranele celulare bacteriene încărcate negativ, perturbându-le integritatea și ducând la scurgerea conținutului celular și, în cele din urmă, la moartea celulelor”, spun autorii studiului.
Acoperirile pe bază de rezilină nu numai că au demonstrat o eficacitate de 100% în împiedicarea bacteriilor să se atașeze de suprafață, dar au oferit și mai multe avantaje în comparație cu abordările tradiționale. Spre deosebire de antibiotice, care pot duce la rezistență, perturbarea mecanică cauzată de acoperirile pe bază de rezilină poate împiedica bacteriile să stabilească mecanisme de rezistență.
Între timp, originea naturală și biocompatibilitatea rezilinei reduc riscul de reacții adverse în țesuturile umane și, având la bază o structură proteică, o fac mai ecologică decât alternativele bazate pe nanoparticule de argint.
Sursa: Science Daily