Medicazione idrogel intelligente attivata dai batteri / Smart hydrogel dressing triggered by bacteria

 Medicazione idrogel intelligente attivata dai batteri / Smart hydrogel dressing triggered by bacteria

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

I ricercatori della Brown University negli Stati Uniti hanno sviluppato un nuovo tipo di medicazione medica in idrogel che rilascia antibiotici solo in presenza di determinati batteri. 

Si stima che ogni anno più di un milione di persone in tutto il mondo muoiano a causa di infezioni resistenti agli antibiotici comuni. Se l'abuso di antibiotici dovesse continuare, si prevede che il problema si aggraverà notevolmente, arrivando a quasi 10 milioni di decessi all'anno entro il 2050.

Descritta sulla rivista Science Advances, la nuova tecnologia consiste in un idrogel caricato con antibiotici che può essere applicato direttamente su una ferita sotto una benda. L'idrogel è formato da lunghe molecole polimeriche simili a spaghetti, tenute insieme da molecole più piccole chiamate agenti reticolanti.

Per la sua medicazione, il gruppo della Brown University ha utilizzato un agente reticolante che si degrada in presenza di enzimi chiamati beta-lattamasi, prodotti da un'ampia varietà di batteri, consentendo il rilascio del carico antibiotico. Utilizzando gli antibiotici in modo selettivo e solo quando necessario, i ricercatori sperano che la medicazione in idrogel possa contribuire ad affrontare il crescente problema globale della resistenza antimicrobica.

"La resistenza antimicrobica è un grave problema a livello globale, quindi abbiamo bisogno di approcci migliori per l'utilizzo degli antibiotici", ha affermato la responsabile della ricerca, Anita Shukla, professoressa presso  la Facoltà di Ingegneria della Brown University .

"Abbiamo sviluppato un materiale che rilascia antibiotici solo in presenza di batteri nocivi, limitando così l'esposizione agli antibiotici quando non sono necessari, ma garantendo comunque la disponibilità di questi importanti farmaci quando servono."

Gli enzimi beta-lattamasi sono prodotti da un'ampia varietà di batteri nocivi. Nei test di laboratorio, il gruppo ha dimostrato che l'idrogel si degrada solo in presenza di batteri produttori di beta-lattamasi, il che significa che non dovrebbe verificarsi lo sviluppo di resistenza agli antibiotici in seguito a un'esposizione prolungata alla medicazione in idrogel.

"Si tratta di una formulazione davvero molto stabile che non permette al farmaco di disperdersi", ha affermato Shukla. "Rimane intrappolato al suo interno fino a quando non si verifica una produzione significativa di beta-lattamasi, che può causare la degradazione dell'idrogel."

In una serie di esperimenti sui topi, i ricercatori hanno dimostrato che una singola applicazione dell'idrogel è in grado di eradicare completamente l'infezione batterica in una ferita da abrasione. Il nuovo materiale si è inoltre dimostrato più efficace di una medicazione antimicrobica comunemente utilizzata oggi per l'eradicazione dei batteri e la guarigione delle ferite.

Il gruppo di Brown ha brevettato il nuovo materiale e sta lavorando alla sua potenziale commercializzazione futura.

ENGLISH

Researchers at Brown University in the US have developed a new type of hydrogel medical dressing that only releases antibiotics in the presence of certain bacteria.

Researchers at Brown University in the US have developed a new type of hydrogel medical dressing that only releases antibiotics in the presence of certain bacteria. 

It’s estimated that more than one million people worldwide die each year as a result of infections that are resistant to common antibiotics. If antibiotic overuse continues, the problem is expected to get significantly worse, nearing 10 million annual deaths by 2050.

Described in Science Advances, the new technology is a hydrogel loaded with antibiotics that can be placed directly on a wound under a bandage. The hydrogel is formed of long spaghetti-like polymer molecules, held together with smaller molecules called crosslinkers.

For its dressing, the Brown team used a crosslinker that degrades in the presence of enzymes called beta-lactamases, which are produced by a wide variety of bacteria, allowing the release of the antibiotic cargo. By selectively using antibiotics only when required, the researchers hope the hydrogel dressing could help tackle the growing global problem of antimicrobial resistance.

“Antimicrobial resistance is a major problem worldwide, so we need better approaches for how we use antibiotics,” said research lead Anita Shukla, a professor in Brown’s School of Engineering.

“We’ve developed a material that releases antibiotics only when harmful bacteria are present, so it limits exposure to antibiotics when they’re not needed but still provides these important medications when they are needed.”

Beta-lactamase enzymes are produced by a wide variety of harmful bacteria. In lab testing, the team demonstrated the hydrogel only degraded when beta-lactamase-producing bacteria were present, meaning no antibiotic resistance development should occur over long-term exposure to the hydrogel dressing.

“This really is a very stable formulation that doesn’t allow the drug to leach out,” said. Shukla. “It's truly trapped in there until there is a significant amount of beta-lactamase production that can cause hydrogel degradation.”

In a series of experiments in mice, the researchers showed that a single application of the hydrogel could fully eradicate bacterial infection in an abrasion wound. The new material also outperformed an antimicrobial dressing that’s commonly used today in bacterial eradication and wound healing.

The Brown team has patented the new material and is working towards potential future commercialisation.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/hydrogel-dressing-releases-drugs-on-demand?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-%20230326%20-%20Monday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fhydrogel-dressing-releases-drugs-on-demand&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer