Dallo studio di libellule e squali arriva una tecnologia che riduce il rischio di infezioni batteriche connesse all’impiego di stent, cateteri e altri dispositivi medici: a metterla a punto sono ricercatori italiani che contribuiscono così a fare un passo in avanti nella direzione della riduzione delle complicanze correlate a interventi chirurgici e procedure diagnostiche e del contrasto dell’antimicrobico-resistenza. Del resto ricordiamo che le infezioni associate all’assistenza sanitaria sono stimate superare i 50 milioni di casi ogni anno a livello mondiale.

Una ricerca italiana

Lo studio, pubblicato su Nature Communications e coordinato da Roberto Rusconi dell’Istituto clinico Humanitas di Rozzano (Milano), si fonda su principi fisici e geometrici: grazie infatti a nuove superfici con forme studiate ad hoc è possibile “lavare via” i batteri dai device sfruttando il flusso naturale dei fluidi corporei in cui sono immersi. Il tutto, come detto, prendendo ispirazione dalla natura.

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Ispirazione dalla natura

Fino a oggi l’ipotesi prevalente era che la formazione di biofilm batterici dipendesse principalmente dalla chimica dei materiali: i dati emersi aggiungono invece la geometria microscopica alle caratteristiche da sfruttare per evitare la colonizzazione. Partendo da qui, i ricercatori hanno adottato un approccio ispirato dall’osservazione di libellule e squali: laddove le prime possiedono superfici ricoperte da microscopici pilastri che possono danneggiare fisicamente i batteri, i secondi hanno una pelle con minuscole scanalature larghe pochi micrometri che riducono l’accumulo di patogeni facilitando il loro distacco grazie al flusso dell’acqua.

Increspature proteggono dai batteri

Utilizzando il PDMS, un polimero siliconico simile al materiale impiegato in molti dispositivi medici, il team ha creato superfici corrugate caratterizzate da microscopiche increspature, generate tramite stiramento meccanico controllato e trattamenti superficiali: «Se una superficie non offre un appoggio stabile, i batteri vengono trascinati dal flusso d’acqua, urina o di altri fluidi corporei in cui i dispositivi sono immersi, prima di riuscire a colonizzarla», spiega Rusconi. Rughe e pieghe microscopiche, attentamente studiate, creano quindi una sorta di barriera meccanica che impedisce ai batteri di agganciarsi.

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Le superfici così ottenute sono state testate riproducendo le condizioni di flusso a cui sono tipicamente esposti i dispositivi medici reali impiantati nel corpo umano. I risultati hanno mostrato che alcune configurazioni di pieghe riducono l’adesione batterica di oltre il 90 per cento e ostacolano la formazione di biofilm. L’effetto è stato osservato, variando le condizioni di flusso, con due batteri di grande rilevanza clinica: Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus, responsabili di una quota significativa di infezioni ospedaliere associate a biofilm su device medici, come appunto cateteri, stent e tubi endotracheali. La ricerca apre insomma la strada a nuovi design in grado contribuire attivamente alla riduzione della resistenza agli antibiotici.