I nuovi biomateriali sviluppati presso l’Università di Bayreuth in Germania prevengono la colonizzazione da parte di batteri e funghi, ma allo stesso tempo aiutano in modo proattivo la rigenerazione del tessuto umano, questi materiali nanostrutturati si basano sulle proteine della seta di ragno.
I nuovi biomateriali eliminano il rischio di infezione e facilitano i processi di guarigione. Il gruppo di ricerca guidato da Thomas Scheibel professore di biomateriali presso l’Università di Bayreuth e co-fondatore della società di biotecnologie AMSilk, è riuscito a combinare queste proprietà dei materiali che sono rilevanti per la biomedicina.
I nuovi materiali nanostrutturati si basano sulle proteine della seta di ragno, impediscono la colonizzazione da parte di batteri e funghi, ma allo stesso tempo aiutano in modo proattivo la rigenerazione dei tessuti umani, sono quindi ideali per impianti, medicazioni per ferite, protesi, lenti a contatto e altri ausili quotidiani. Gli scienziati hanno presentato la loro innovazione nella rivista Materials Today.
È un rischio di infezione sottovalutato quello di microbi che si depositano sulla superficie di oggetti indispensabili nella terapia medica o per la qualità della vita in generale, a poco a poco, formano un biofilm denso, spesso invisibile, che non può essere facilmente rimosso, anche con detergenti, e che spesso è resistente agli antibiotici e agli antimicotici. I batteri e i funghi possono quindi migrare nel tessuto adiacente dell’organismo, di conseguenza, non solo interferiscono con vari processi di guarigione, ma possono anche causare infezioni potenzialmente letali.
Gli scienziati dell’Università di Bayreuth con un nuovo metodo di ricerca, hanno ora trovato una soluzione a questo problema, utilizzando proteine della seta di ragno prodotte biotecnologicamente, hanno sviluppato un materiale che impedisce l’adesione dei microbi patogeni, anche gli streptococchi, resistenti a molteplici agenti antibatterici (MRSA), non hanno alcuna possibilità di depositarsi sulla superficie del materiale. I biofilm che crescono su strumenti medici, attrezzature sportive, lenti a contatto, protesi e altri oggetti di uso quotidiano potrebbero quindi diventare storia del passato. Inoltre, i materiali sono progettati per aiutare simultaneamente l’adesione e la proliferazione delle cellule umane sulla loro superficie, ad esempio, possono essere utilizzati per medicazioni di ferite, sostituzione della pelle o impianti, supportano in modo proattivo la rigenerazione del tessuto danneggiato o perso: a differenza di altri materiali che sono stati precedentemente utilizzati per rigenerare i tessuti, il rischio di infezione è eliminato. I rivestimenti resistenti ai microbi per una varietà di applicazioni biomediche e tecniche sono quindi destinati a diventare disponibili nel prossimo futuro.
I ricercatori dell’Università di Bayreuth hanno finora testato con successo la funzione repellente ai microbi su due tipi di materiali di seta di ragno: su pellicole e rivestimenti che hanno uno spessore di pochi nanometri e su impalcature tridimensionali di idrogel che possono fungere da precursori per la rigenerazione dei tessuti.
Thomas Scheibel ha detto:
«Le nostre indagini fino ad oggi hanno portato a una scoperta che è assolutamente rivoluzionaria per il futuro lavoro di ricerca, in particolare, le proprietà repellenti ai microbi dei biomateriali che abbiamo sviluppato non si basano su effetti tossici, non sono distruttivi delle cellule. Il fattore decisivo risiede piuttosto nelle strutture a livello nanometrico, rendono le superfici di seta di ragno repellente ai microbi, impedendo agli agenti patogeni di attaccarsi a queste superfici».
Gregor Lang capo del gruppo di ricerca sulla lavorazione dei biopolimeri dell’Università di Bayreuth ha detto:
«Un altro aspetto interessante è che la natura ha dimostrato ancora una volta di essere il modello ideale per i concetti di materiali evoluti. La seta di ragno naturale è particolarmente resistente alle infestazioni microbiche, la riproduzione di queste proprietà in modo biotecnologico è una svolta scientifica».
Le proteine della seta di ragno nei laboratori dell’Università di Bayreuth sono state appositamente progettate con varie nanostrutture al fine di ottimizzare le proprietà biomediche rilevanti per applicazioni specifiche.
Le strutture di ricerca in rete del campus di Bayreuth ancora una volta hanno dimostrato il loro valore, insieme al Bavarian Polymer Institute (BPI), altri tre istituti di ricerca interdisciplinari dell’Università di Bayreuth sono stati coinvolti in questa innovativa ricerca: il Bayreuth Centre for Material Science & Engineering (BayMAT), il Bayreuth Centre for Colloids & Interfaces (BZKG) e il Bayreuth Centre for Molecular Biosciences (BZKG).
