Pesquisadores da ITMO University desenvolveram nanocontêineres especiais que podem traduzir os sinais de luz em alterações metabólicas nas bactérias. Os recipientes consistem em nanopartículas de dióxido de titânio revestidas com prata e polímeros. Uma vez que as partículas são aquecidas com irradiação a laser, a conformação do polímero muda e o recipiente abre, liberando o conteúdo. Os cientistas testaram o desempenho do novo sistema usando um agente modelo, arabinose. Contudo, pode ser substituído por outras substâncias ativas, a fim de usar os recipientes para a administração de medicamentos. A pesquisa foi publicada em Bioconjugate Chemistry.
O problema da resistência bacteriana aos antibióticos está se tornando cada vez mais importante, portanto, os cientistas estão constantemente procurando maneiras alternativas de influenciar o metabolismo dos microrganismos. Por exemplo, pesquisadores agora estão tentando controlar bactérias por meios físicos, como a exposição à luz. Os membros do laboratório SCAMT da ITMO University sugerem o uso de nanocontêineres sensíveis à luz especiais para controlar o metabolismo bacteriano.
Esses nanocontêineres têm uma estrutura porosa composta de dióxido de titânio com partículas de prata na superfície. Essa estrutura é carregada com um agente ativo através dos poros. Nesse caso, era L-arabinose, um agente ativo causando luminescência em uma cepa bacteriana especialmente selecionada. Finalmente, a estrutura é coberta com polieletrólitos, que selam os poros, impedindo a arabinose de liberação espontânea para a solução. Uma vez que os recipientes são colocados em um ambiente bacteriano, eles são irradiados com um laser infravermelho seguro para bactérias. O laser aquece as partículas de prata, e os polieletrólitos mudam sua conformação, abrindo os poros. Depois disso, a arabinose do recipiente entra no ambiente bacteriano desencadeando a luminescência.
“Usamos uma cepa bacteriana especial que produz proteína fluorescente verde. Pudemos facilmente captar esse sinal e ver se o sistema funcionava:os recipientes abriram quando os irradiamos com o laser. Assim, podemos aprender a falar com bactérias, controlar seu metabolismo e fazê-los se desenvolver em uma direção diferente. E tudo isso com a ajuda da luz, "comenta Anna Nikitina, o primeiro autor do artigo, membro do Laboratório SCAMT da ITMO University.
De acordo com os cientistas, os recipientes desenvolvidos podem ser usados para entrega controlada de medicamentos. No futuro próximo, pesquisadores estão prestes a testar o sistema criado em ambiente bacteriano sólido, bem como usar novas cepas bacterianas. Por exemplo, cepas cuja radiação pode esterilizar o meio ambiente por dentro.
"Esta pesquisa é importante porque conseguimos mostrar o princípio geral do sistema. Tornou-se um passo em direção a uma compreensão mais profunda dos sistemas vivos. No futuro, isso nos ajudará a entender melhor a vida e a criar sistemas com um metabolismo específico por conta própria, até uma célula artificial, "disse Svetlana Ulasevich, pesquisador do Laboratório SCAMT.
