Patógenos multirresistentes são um problema sério e crescente na medicina moderna. Onde os antibióticos são ineficazes, essas bactérias podem causar infecções com risco de vida. Pesquisadores da Empa e da ETH Zurich agora desenvolveram novas nanopartículas que podem ser usadas para detectar e matar patógenos multirresistentes que estão escondidos nas células do corpo, como escrevem em um estudo atual na revista especializada "Nanoscale". 
Na corrida armamentista "humanidade contra bactérias", as bactérias estão atualmente na liderança. Nossas balas mágicas, os antibióticos, estão falhando cada vez mais contra os germes que usam manobras complicadas para se proteger dos efeitos das drogas. Algumas espécies até se retiram para o interior das células do corpo humano, onde permanecem intocadas pelo sistema imunológico. Esses patógenos particularmente temidos também incluem os chamados estafilococos multirresistentes (MRSA), que podem causar doenças com risco de vida, como envenenamento do sangue ou pneumonia.
Contato mortal: Pesquisadores da Empa e da ETH Zurich desenvolveram nanopartículas (vermelhas) que podem matar bactérias resistentes (amarelas).Imagem: Empa
Para rastrear os germes em seu esconderijo e torná-los inofensivos, uma equipe de pesquisadores do Empa e da ETH Zurich desenvolveu nanopartículas que usam um mecanismo de ação completamente diferente dos antibióticos convencionais: embora os antibióticos tenham dificuldade em penetrar nas células do corpo, esses as nanopartículas são capazes de fazê-lo devido ao seu pequeno tamanho e natureza, para poder entrar na célula afetada. Uma vez lá, eles combatem as bactérias.
biovidro e metal
A equipe liderada por Inge Herrmann e Tino Matter utilizou o material óxido de cério, que em sua forma de nanopartículas tem efeito antibacteriano e anti-inflamatório. Os pesquisadores combinaram as nanopartículas com um material cerâmico bioativo, o chamado biovidro. O biovidro é interessante para a medicina porque possui propriedades regenerativas versáteis e é usado, por exemplo, para a reconstrução de ossos e tecidos moles.
Finalmente, híbridos de nanopartículas de óxido de cério e biovidro foram produzidos por meio de síntese de chama. As partículas já foram usadas com sucesso como adesivos de feridas (https://www.empa.ch/de/web/s604/empa-innovation-award-2020), onde várias propriedades interessantes podem ser usadas simultaneamente: Graças às nanopartículas, o sangramento pode ser evitado, a inflamação reduzida e a cicatrização de feridas acelerada. Além disso, as novas partículas mostram um efeito antibacteriano significativo, enquanto o tratamento é bem tolerado pelas células humanas. A nova tecnologia só recentemente foi patenteada com sucesso. A equipe agora publicou seus resultados na revista especializada Nanoscale na Emerging Investigator Collection 2021.
destruir bactérias
Os pesquisadores conseguiram mostrar as interações entre as nanopartículas híbridas, as células do corpo e os germes usando estudos de microscopia eletrônica, entre outras coisas. Quando as células infectadas foram tratadas com as nanopartículas, as bactérias dentro das células começaram a se dissolver. Se, por outro lado, os pesquisadores bloquearam especificamente a absorção das partículas híbridas, o efeito antibacteriano também parou.
O mecanismo exato de ação das partículas contendo cério ainda não foi totalmente esclarecido. Foi comprovado que outros metais também têm efeitos antimicrobianos. No entanto, o cério é menos tóxico para as células do corpo do que a prata, por exemplo. Os pesquisadores atualmente assumem que as nanopartículas atuam na membrana celular da bactéria, criando compostos reativos de oxigênio que levam à destruição dos germes. Como a membrana das células humanas é estruturada de forma diferente, as células do corpo são poupadas desse processo.
Segundo os pesquisadores, menos resistências provavelmente se desenvolveriam contra esse mecanismo. “Além disso, as partículas de óxido de cério se regeneram com o tempo, de modo que o efeito oxidativo das nanopartículas sobre as bactérias recomeça”, diz o pesquisador do Empa, Tino Matter. Desta forma, as partículas de cério podem alcançar um efeito duradouro.
Em seguida, os pesquisadores querem analisar com mais detalhes as interações das partículas no processo de infecção para otimizar ainda mais a estrutura e a composição das substâncias nanoativas. O objetivo é desenvolver um agente antibacteriano simples e robusto que seja eficaz dentro das células infectadas.
Bactérias: germes complicados
Entre as bactérias, existem alguns patógenos particularmente complicados que penetram nas células do corpo e são invisíveis para o sistema imunológico. Dessa forma, sobrevivem a momentos em que o sistema de defesa do organismo está em alerta. Este fenômeno também é conhecido por estafilococos. Eles podem se retirar para as células da pele, tecido conjuntivo, ossos e sistema imunológico. O mecanismo dessa persistência ainda não é totalmente compreendido.
Os estafilococos são principalmente germes inofensivos que podem ocorrer na pele e nas membranas mucosas. Sob certas condições, no entanto, as bactérias inundam o corpo e desencadeiam inflamações graves, incluindo choque tóxico ou envenenamento do sangue. Isso torna os estafilococos a principal causa de morte por infecções com apenas um único tipo de patógeno.
O número crescente de infecções estafilocócicas que não respondem mais ao tratamento com antibióticos é particularmente precário. MRSA, germes multirresistentes, são temidos sobretudo nos hospitais, onde, como patógenos nosocomiais, causam infecções de feridas difíceis de tratar ou colonizam cateteres e dispositivos. No total, cerca de 75.000 infecções hospitalares ocorrem na Suíça todos os anos, 12.000 das quais são fatais.
Contatos científicos:
Interações Partículas-Biologia Tino Matéria (Empa) Tel. +41 58 765 72 33[email protegido]
Prof. Dr. Inge Herrmann Interações Partículas-Biologia (Empa) e Laboratório de Engenharia de Sistemas de Nanopartículas (ETH Zurique) Tel. +41 58 765 74 99[email protected] /[email protected]
Contato editorial/mídiaDr. Andrea SixCommunicationsTelefone +41 58 765 61 33[email protected]
Publicação original:
Matter MT, Doppegieter M, Gogos A, Ren Q, Keevend K, Herrmann IK; Os nanohíbridos inorgânicos combatem as bactérias resistentes aos antibióticos que se escondem nos macrófagos humanos; Nanoescala (2021); https://doi.org/10.1039/D0NR08285F
Informação adicional:
https://www.empa.ch/web/s604/nanoparticle-therapy
