Una nuova superficie a base di ossido di grafene che si ispira alle rugosità tipiche del granchio fornisce una
soluzione economica ed efficace contro le infezioni batteriche più resistenti.
L’approccio, sviluppato dall’Isc-Cnr in collaborazione con Università Cattolica
del Sacro Cuore, Sapienza e Università dell’Aquila, è stato illustrato su Scientific
Reports
La tecnica imita la natura. Per contrastare i rischi di infezione in sala
operatoria, i medici potrebbero presto avere a disposizione strumenti rivestiti
di ossido di grafene ispirati alle rugosità
tipiche del granchio che, grazie alla struttura del suo carapace, non viene
attaccato dai batteri. L’idea è
di un gruppo di ricercatori dell’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio
nazionale delle ricerche (Isc-Cnr), dell’Istituto di fisica e microbiologia
dell’Università Cattolica del Sacro Cuore (Ucsc) di Roma, del Dipartimento di
fisica dell’Università Sapienza di Roma e del Dipartimento di scienze chimiche
dell’Università degli Studi dell’Aquila, con un lavoro pubblicato sulla rivista
Scientific Reports. La ricerca è stata finanziata dal
Consiglio di ricerche europeo (Erc).
“L’European Center for Diseases
Prevention and Control (Ecdc) ha dichiarato che dal 2009, in Europa, oltre
400.000 persone hanno sviluppato infezioni batteriche resistenti agli
antibiotici. Abbiamo quindi l’esigenza di maturare nuove strategie per la
difesa di superfici sensibili come quelle delle protesi e dell’attrezzatura
chirurgica”, afferma Claudio Conti, direttore dell’Isc-Cnr, professore presso
il Dipartimento di fisica della Sapienza e coautore dello studio. “Per farlo
siamo partiti dalle soluzioni offerte dalla natura, imitando, per il rivestimento
di questi strumenti, l’involucro esterno del granchio, che grazie alla sua
rugosità respinge i batteri”.
I ricercatori hanno potenziato
l’efficacia di questo approccio impiegando il grafene, di cui sono già note le
proprietà antimicrobiche. “Abbiamo realizzato un rivestimento con un idrogel a
base di ossido di grafene”, prosegue Massimiliano Papi, professore presso
l’Istituto di fisica e microbiologia dell’Università Cattolica del Sacro Cuore
e coautore della ricerca. “L’azione antibatterica è dovuta alla struttura in
fogli, delle dimensioni di qualche nanometro, dell’ossido di grafene, in grado
di tagliare la membrana della cellula batterica o di avvolgerne la superficie,
contrastando così lo sviluppo di batteri resistenti ai farmaci” (vedi figura).
Tale meccanismo di base, di
natura meccanica, è amplificato da una tecnica di laser printing scoperta dal
team di ricerca: la supercavitazione laser. “L’azione del laser permette di
massimizzare l’esposizione dei fogli di grafene secondo un pattern progettato proprio
sulla rugosità tipiche del carapace del granchio. Analisi morfologiche e del
rilascio degli acidi nucleici da parte di cellule di Staphylococcus aureus, Escherichia coli e
Candida
albicans hanno evidenziato che l’azione del rivestimento è sia batteriostatica
che battericida, ossia blocca e uccide, arrivando a sopprimere il 90% dei
batteri: un risultato rilevante, una svolta nel campo delle tecnologie dei
materiali biomedici, perché la soluzione fornita è versatile, economica e a
basso impatto tossicologico”, conclude Conti.
