Rivestimenti nanoantibatterici derivati ​​da proteine ​​di insetti / Antibacterial nano-coatings derived from insect protein

Rivestimenti nanoantibatterici derivati ​​da proteine ​​di insetti / Antibacterial nano-coatings derived from insect protein

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I nanorivestimenti antibatterici a base di resilina possono impedire completamente ai batteri di attaccarsi ad una superficie.

Un gruppo collaborativo, guidato da ricercatori della RMIT University (Melbourne, Australia), ha sviluppato nanorivestimenti antibatterici a base di resilina che potrebbero avere importanti applicazioni negli impianti medici e nello sviluppo di farmaci. Il gruppo ha dimostrato che i nanorivestimenti possono impedire completamente ai batteri di aderire alle superfici in condizioni di laboratorio, evidenziandone il potenziale nella prevenzione delle infezioni batteriche.

Nonostante i rigorosi controlli di sterilizzazione e delle infezioni, spesso si riscontra la presenza di batteri sugli impianti medici dopo un intervento chirurgico, con conseguente infezione. Sebbene gli antibiotici possano essere utilizzati per trattare queste infezioni, l'aumento della resistenza agli antibiotici ha destato preoccupazione e ha spinto a ulteriori ricerche sulle misure preventive.

In quest'ottica, l'attenzione si è rivolta allo sviluppo di materiali antibatterici di origine biologica, data la loro natura reattiva all'ambiente. Tuttavia, progettare superfici che utilizzino questi componenti biologici, garantendo al contempo funzionalità, biocompatibilità, adesione cellulare e capacità di respingere i batteri nocivi, è stato impegnativo.

La resilina, una proteina degli insetti che mostra un comportamento di risposta a stimoli multipli ed è nota per la sua straordinaria resilienza, è una candidata promettente per la costruzione di una superficie antibatterica volta a prevenire la colonizzazione batterica; tuttavia, l'effetto delle nanostrutture a base di resilina sulle proprietà della superficie non è ancora del tutto compreso.

Ora, il gruppo ha sviluppato diversi nanorivestimenti a base di resilina a partire da forme alterate di resilina, caratterizzati utilizzando tecniche di microscopia a forza atomica, diffusione di neutroni e riflettometria. Il gruppo ha poi condotto studi cellulari ed antibatterici su cellule cutanee umane e batteri di Escherichia coli ( E. coli ) per approfondire le interazioni bio-interfacciali di nanorivestimenti selezionati in condizioni di laboratorio.

I risultati hanno rivelato che le forme alterate di resilina in forma di nanogocce erano efficaci al 100% nel prevenire l' adesione di E. coli alla superficie, interagendo efficacemente anche con le cellule cutanee umane. Inoltre, i rivestimenti a base di resilina offrivano diversi vantaggi rispetto agli approcci tradizionali. "A differenza degli antibiotici, che possono indurre resistenza, la rottura meccanica causata dai rivestimenti in resilina può impedire ai batteri di sviluppare meccanismi di resistenza", ha commentato l'autore principale Nisal Wanasingha.

Grazie alle origini naturali della resilina ed alla sua biocompatibilità, questi nanorivestimenti riducono il rischio di reazioni avverse nei tessuti umani e sono più rispettosi dell'ambiente rispetto ai rivestimenti alternativi a base di nanoparticelle d'argento.

"I lavori futuri includono l'aggiunta di segmenti di peptidi antimicrobici durante la sintesi ricombinante di imitatori della resilina e l'incorporazione di ulteriori agenti antimicrobici per ampliare lo spettro di attività", ha concluso il coautore Naba Dutta.

ENGLISH

Resilin-based antibacterial nano-coatings can completely block bacteria from attaching to a surface.

A collaborative team, led by researchers at RMIT University (Melbourne, Australia), has developed resilin-based antibacterial nano-coatings that could have important applications in medical implants and drug development. The team demonstrated that the nano-coatings could completely block bacteria from attaching to surfaces in laboratory conditions, highlighting their potential for preventing bacterial infections.

Despite stringent sterilization and infection controls, bacteria can often be found on medical implants following surgery, leading to bacterial infections. While antibiotics can be used to treat these infections, the rise in antibiotic resistance has caused concerns and prompted further research into preventative measures.

With this in mind, attention has turned to developing antibacterial materials from biological sources due to their responsive nature to their environment. However, designing surfaces using these biological components while ensuring functionality, biocompatibility, cell adhesion and the ability to repel harmful bacteria has been challenging.

Resilin – an insect protein that exhibits multi-stimuli-responsive behavior and is known for its outstanding resilience – makes a promising candidate for constructing an antibacterial surface to prevent bacterial colonization; however, the effect of resilin-based nanostructures on surface properties is not fully understood.

Now, the team has developed several resilin-based nano-coatings from altered forms of resilin, which were characterized using atomic force microscopy, neutron scattering and reflectometry techniques. The team then performed both cellular and antibacterial studies with human skin cells and Escherichia coli (E. coli) bacteria to further investigate bio-interfacial interactions of selected nano-coatings in laboratory conditions.

The results revealed that the altered forms of resilin in nano-droplet form were 100% effective at preventing the E. coli from attaching to the surface, while also interacting well with the human skin cells. Additionally, the resilin-based coatings offered several advantages compared to traditional approaches. “Unlike antibiotics, which can lead to resistance, the mechanical disruption caused by the resilin coatings may prevent bacteria from establishing resistance mechanisms,” commented lead author Nisal Wanasingha.

Due to the natural origins of resilin and its biocompatibility, these nano-coatings reduce the risk of adverse reactions in human tissues and are more environmentally friendly than alternative coatings based on silver nanoparticles.

“Future work includes attaching antimicrobial peptide segments during recombinant synthesis of resilin-mimics and incorporating additional antimicrobial agents to broaden the spectrum of activity,” concluded co-author Naba Dutta.

Da:

https://www.biotechniques.com/microbiology/antibacterial-nano-coatings-derived-from-insect-protein/?utm_campaign=BioTechniques%20-%20Tech%20NL&utm_medium=email&_hsenc=p2ANqtz-_pgT0CmVFbuDKGDdl2pxlS5QF_wP9UWv9mWN5gGhaO0bAunkksTWLxK7B-U7rG2xV9ZP9awOXpzmfC1VOmlgEkR5pFjA0WBSiHRcQaNAdEs6HgimU&_hsmi=367334167&utm_content=367346764&utm_source=hs_email