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La difesa di superfici sensibili alle infezioni
batteriche resistenti agli antibiotici come quelle
delle protesi e dell’attrezzatura chirurgica è stata
realizzata dai ricercatori del CNR con un
rivestimento sia batteriostatico che battericida,
ossia che blocca e uccide fino al 90% dei batteri.
Batteri tagliati dal grafene. Si possono distinguere
batteri sani e batteri più danneggiati. La freccia
indica una lamina di grafene che sporge ed è esposta
dal trattamento laser.
Per contrastare i rischi di infezione in sala
operatoria, i medici potrebbero presto avere a
disposizione strumenti rivestiti con ossido di
grafene che si ispira 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 ed è stato illustrato su Scientific
Reports.
Claudio Conti, direttore
dell’Isc-Cnr, professore presso il Dipartimento di
fisica della Sapienza e coautore dello studio
spiega: “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.
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”.
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.
Per saperne di più
nature - Scientific Reports
Biomimetic antimicrobial cloak by graphene-oxide
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Marco Dal Negro |