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Un'alternativa agli antibiotici? Come uccidere efficacemente i batteri con la luce

© Foto : IVAN GOLOVKOVLuce che uccide i batteri: alternative agli antibiotici create in Russia
Luce che uccide i batteri: alternative agli antibiotici create in Russia - Sputnik Italia
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Una delle minacce più gravi per l'umanità, secondo l’OMS, è la resistenza dei batteri agli antibiotici, in rapida crescita per il loro uso incontrollato. Nel progetto degli scienziati russi, la cui parte fisica è implementata da specialisti dell'Università Nazionale di Ricerca Nucleare MEPhI, viene proposta una possibile soluzione a tale problema.

Il nuovo sviluppo, secondo gli autori, faciliterà il trattamento di ferite difficili da curare, ustioni e altri focolai di minaccia batterica. Gli ultimi risultati ottenuti dagli scienziati russi sono stati raccolti nel nuovo rapporto dell’Agenzia RIA Novosti.

Zero resistenza

Una delle soluzioni a questo problema globale, secondo gli scienziati, potrebbe essere lo sviluppo di metodi di terapia fotodinamica antibatterica (PDT). Secondo molti studi, i patogeni non sono in grado di sviluppare resistenza a questo tipo di trattamento.

Il principio di funzionamento della PDT si basa sull'utilizzo di sostanze speciali, fotosensibilizzanti, introdotte nell'organismo e che durante il trattamento vengono irradiate con luce mediante apposito emettitore. L'energia luminosa risultante viene trasferita alle molecole di ossigeno e le trasforma in una forma attiva che combatte le infezioni.

Un team di scienziati, tra cui fisici del GPI RAS e della MEPhI, microbiologi del N.N. N.F. Gamaleya e chimici del Centro Scientifico Statale "NIOPIK", hanno suggerito di utilizzare batterioclorine policationiche sintetiche come fotosensibilizzanti. A differenza della maggior parte degli antibiotici, che prendono di mira solo un tipo di batteri, questi composti hanno un effetto universale nel trattamento della PDT. Gli scienziati ritengono che nella pratica clinica ciò consentirà di abbandonare la diagnosi esatta del tipo di minaccia batterica, risparmiando così tempo e risorse.

© Foto : IVAN GOLOVKOVLuce che uccide i batteri: alternative agli antibiotici create in Russia
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Luce che uccide i batteri: alternative agli antibiotici create in Russia

Secondo la definizione dell'OMS, un agente antibatterico efficace è un farmaco che riduce il numero di cellule attive del patogeno di almeno 103 volte. Come hanno riferito gli scienziati della MEPhI, i batterioclorini che usano superano questo indicatore di almeno 10 volte.

Cosa temono i batteri?

Questa efficienza è ottenuta, in primo luogo, grazie alla capacità delle batterioclorine di assorbire fortemente la luce e al successivo trasferimento di energia all'ossigeno presente nell'organismo. La rapida morte dei batteri è assicurata dall'azione della forma attiva dell'ossigeno, "caricato" con l'energia del fotosensibilizzatore.

In secondo luogo, in soluzione, le batterioclorine hanno una carica elettrica positiva che, secondo recenti studi, aumenta l'efficacia dell'azione dei fotosensibilizzatori sui batteri sia allo stato libero che sotto forma di biofilm.

© Foto : Ivan Golovkov Luce che uccide i batteri: alternative agli antibiotici create in Russia
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In terzo luogo, i batterioclorini assorbono perfettamente la luce nel campo del vicino infrarosso. Come hanno spiegato gli scienziati, in questa regione dello spettro si trova la cosiddetta "finestra di trasparenza dei tessuti biologici", cioè la luce con questa lunghezza d'onda è in grado di penetrare molto più in profondità nei tessuti del corpo. Inoltre, in questo intervallo, viene ridotto l'assorbimento della luce dei pigmenti secreti da alcuni tipi di batteri patogeni, grazie al quale verrà fornita molta più energia all'attivazione del fotosensibilizzatore.

"Gli esperimenti hanno dimostrato l'elevata efficienza dei batterioclorini su ceppi batterici resistenti agli antibiotici, e questi erano sia batteri gram-positivi, meno aggressivi, sia batteri gram-negativi, più aggressivi. Ciò aumenta significativamente le nostre possibilità di successo nel lavoro clinico reale", ha detto la studentessa laureata dell'Istituto di fisica ingegneristica biomedicina della MEPhI, Ekaterina Akhlyustina.

E sia la luce

Secondo gli scienziati della MEPhI, l'area di applicazione più promettente della PDT antibatterica è il trattamento di ferite e ustioni infette gravi e a lungo termine che non guariscono. Secondo loro, questa tecnica non solo può accelerare il recupero, ma anche fornire un buon effetto estetico.

"Nella fase attuale dei test, questi composti possono già essere utilizzati per scopi tecnici, ad esempio per la disinfezione di alta qualità delle superfici negli ospedali. Ci auguriamo che in seguito sulla base delle batterioclorine, venga sviluppata una forma di dosaggio per l'uso in medicina e medicina veterinaria", ha detto Ekaterina Akhlyustina.

Secondo gli scienziati, uno dei problemi fisici nello sviluppo del metodo PDT è l'aggregazione del fotosensibilizzatore, cioè la formazione di "grumi" della sostanza, che riduce notevolmente l'efficacia della terapia. Gli specialisti MEPhI stanno attivamente studiando come combattere questo fenomeno.

Quando si sviluppano nuovi fotosensibilizzatori, come hanno spiegato gli specialisti MEPhI, è anche necessario studiare attentamente la stabilità e le proprietà fotodinamiche dei composti sintetizzati. Successivamente, ciò consentirà di selezionare correttamente le dosi di farmaci per creare una forma di dosaggio per nuovi composti. La cosa principale in una PDT efficace, hanno spiegato gli scienziati, è selezionare la concentrazione di sostanze e la dose di radiazione leggera richiesta.

È già stato ottenuto un brevetto per i composti chimici utilizzati dal gruppo di ricerca come fotosensibilizzanti. Il compito immediato che i ricercatori della MEPhI devono affrontare sono gli studi spettroscopici di composti battericlorurati stabili con aggregazione minima, nonché la preparazione per esperimenti su organi e tessuti da esperimento.

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