Secondo l’Organizzazione mondiale della sanità, una delle minacce più gravi per l’umanità è la resistenza dei batteri agli antibiotici, che è in rapido aumento a causa del loro uso incontrollato. Nel progetto degli scienziati russi, la cui parte fisica è svolta da specialisti dell’Istituto statale di ricerca nucleare dell’Università “MIFI”, è stata proposta una possibile soluzione a questo problema: una Luce che uccide i batteri. Secondo gli autori, il nuovo studio faciliterà il trattamento di ferite difficili da curare, ustioni e altre minacce batteriche.
Zero resistenza contro la luce che uccide i batteri
Una soluzione a questo problema globale, dicono gli scienziati, potrebbe essere lo sviluppo di metodi di terapia fotodinamica antimicrobica (PDT). Secondo molti studi, i patogeni non sono in grado di sviluppare resistenza a questo tipo di trattamento.
Il principio di funzionamento della terapia fotodinamica si basa sull’uso di speciali sostanze fotosensibilizzanti. Queste vengono introdotte nel corpo di persone che durante il trattamento vengono irradiate con luce con uno speciale emettitore. L’energia luminosa ottenuta viene trasferita alle molecole di ossigeno e le trasforma in una forma attiva che combatte le infezioni. Un team di scienziati, compresi fisici dell’Accademia delle scienze russa e dell’Università “MIFI”, microbiologi del Centro di ricerca. Gamalei e i chimici del National Science Center “NIOPIK” hanno proposto l’uso di batterioclorine policationiche sintetiche come fotosensibilizzanti.
Efficacia della luce che uccide i batteri:
A differenza della maggior parte degli antibiotici che prendono di mira un solo tipo di batteri, questi composti sono universali nella terapia fotodinamica. Gli scienziati ritengono che ciò si allontanerà dalla specifica del tipo di rischio batterico nella pratica clinica, risparmiando tempo e risorse. Secondo la definizione dell’OMS, un agente antibatterico efficace è un farmaco che riduce il numero di cellule attive dell’agente patogeno di almeno 103 volte. Come riportato dagli scienziati dell’Istituto Nazionale di Ricerca Nucleare dell’Università di “MIFI”, i batterioclorini che usano superano questo indicatore di almeno 10 volte.
Di cosa hanno paura i batteri?
Questa efficacia si ottiene, in primo luogo, grazie alla capacità dei batteriocloro di assorbire fortemente la luce e quindi di trasferire energia all’ossigeno presente nel corpo. La rapida morte dei batteri è assicurata dall’azione di una forma attiva di ossigeno, “caricato” con l’energia del fotosensibilizzatore. Inoltre le batterioclorine hanno una carica elettrica positiva nella soluzione, che, secondo recenti studi, aumenta l’efficacia dei fotosensibilizzatori sui batteri, sia allo stato libero che sotto forma di biofilm. Terzo, i batteriocloro assorbono perfettamente la luce nel campo del vicino infrarosso.
Gli esperimenti
Gli scienziati spiegano che in questa regione dello spettro esiste una cosiddetta “finestra di trasparenza del tessuto biologico”. In pratica la luce di questa lunghezza d’onda è in grado di penetrare molto più in profondità nei tessuti del corpo. Inoltre, in questo intervallo, l’assorbimento della luce da parte dei pigmenti secreti da alcuni tipi di batteri patogeni è ridotto. In questo modo viene fornita molta più energia per attivare il fotosensibilizzatore. “Gli esperimenti hanno mostrato l’elevata efficacia dei batteriocloro su ceppi di batteri resistenti agli antibiotici, inclusi sia batteri gram-positivi meno aggressivi che batteri gram-negativi più aggressivi. Ciò aumenta seriamente le nostre possibilità di avere successo nel lavoro clinico reale” ha detto una dottoranda presso l’Istituto di Fisica e Ingegneria dell’Istituto Nazionale di Ricerca Nucleare dell’Università “MIFI”, Ekaterina Achliustina.
Sia la luce
L’area di applicazione più promettente della terapia fotodinamica antibatterica è il trattamento di ferite e ustioni infette gravi e di lunga durata. Secondo loro, questa tecnica non solo può accelerare il recupero, ma anche fornire un buon effetto cosmetico. Allo stato attuale della ricerca, questi composti possono già essere utilizzati per scopi tecnici, ad es. per la disinfezione delle superfici di alta qualità negli ospedali. “Ci auguriamo che una forma di dosaggio per l’uso nella medicina umana e veterinaria venga sviluppata successivamente sulla base di batterioclorine” ha detto Ekaterina Achliustina. Secondo i ricercatori, uno dei problemi fisici nello sviluppo di un metodo di terapia fotodinamica è l’aggregazione del fotosensibilizzatore, cioè la formazione di “grumi” di sostanze, che riduce notevolmente l’efficacia della terapia. Gli specialisti dell’Istituto Nazionale di Ricerca Nucleare dell’Università “MIFI” conducono ricerche attive per combattere questo fenomeno.
Gli sviluppi e le problematiche
Quando si sviluppano nuovi fotosensibilizzatori, spiegano gli esperti, è anche necessario studiare attentamente la stabilità e le proprietà fotodinamiche dei composti sintetizzati. Successivamente, consentirà la corretta selezione delle dosi di farmaco per creare una forma terapeutica di nuovi composti. La più importante per una terapia fotodinamica efficace è la selezione della concentrazione richiesta della sostanza e della dose richiesta di radiazione luminosa. È già stato ottenuto un brevetto per i composti chimici utilizzati dal gruppo di ricerca come fotosensibilizzanti. Il compito immediato che devono affrontare gli scienziati dell’Istituto Nazionale di Ricerca Nucleare dell’Università “MIFI” è la ricerca spettroscopica di composti battericlorurati stabili con aggregazione minima. Ma anche la preparazione per esperimenti su organi e tessuti di animali da esperimento e umani.
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