Pesquisadores de engenharia do Rensselaer Polytechnic Institute desenvolveram um novo método para matar bactérias patogênicas mortais, incluindo listeria, no manuseio e embalagem de alimentos. Essa inovação representa uma alternativa ao uso de antibióticos ou descontaminação química em sistemas de abastecimento de alimentos.

Usando a natureza como inspiração, os pesquisadores anexaram com sucesso enzimas líticas celulares a nanopartículas de sílica seguras para alimentos, e criou um revestimento com a capacidade demonstrada de matar seletivamente a listeria - uma perigosa bactéria transmitida por alimentos que causa cerca de 500 mortes todos os anos nos Estados Unidos. O revestimento mata a listeria com o contato, mesmo em altas concentrações, dentro de alguns minutos sem afetar outras bactérias. As enzimas líticas também podem ser anexadas a nanopartículas de amido comumente usadas em embalagens de alimentos.

Este novo método é modular, e usando diferentes enzimas líticas, poderia ser projetado para criar superfícies que visam seletivamente outras bactérias mortais, como o antraz, disse Jonathan Dordick, vice-presidente de pesquisa e professor Howard P. Isermann da Rensselaer, que ajudou a conduzir o estudo.

Essa pesquisa, que combinou a experiência de engenheiros químicos e cientistas de materiais, teve lugar no Centro de Biotecnologia e Estudos Interdisciplinares Rensselaer e no Centro de Ciência e Engenharia em Nanoescala Rensselaer para a Montagem Dirigida de Nanoestruturas. Colaborando com Dordick estavam os colegas de Rensselaer, Ravi Kane, o P.K. Lashmet Professor de Engenharia Química e Biológica, e Linda Schadler, o Professor Russel Sage e reitor associado para assuntos acadêmicos da Escola de Engenharia Rensselaer.

"Neste estudo, identificamos uma nova estratégia para matar seletivamente tipos específicos de bactérias. Revestimentos ou sprays baseados em enzimas estáveis ​​podem ser usados ​​na infraestrutura de abastecimento de alimentos - desde equipamentos de coleta até embalagem e preparação - para matar a listeria antes que alguém tenha a chance de ficar doente por causa dela, "Kane disse." O mais empolgante é que podemos adaptar essa tecnologia para todos os diferentes tipos de bactérias nocivas ou mortais. "

Os resultados do estudo são detalhados no artigo "Enzyme-based Listericidal Nanocomposites, "publicado hoje no jornal Relatórios Científicos do Nature Publishing Group.

Este estudo mais recente baseia-se no sucesso da equipe de pesquisa em 2010 de criar um revestimento para matar resistentes à meticilina Staphylococcus aureus (MRSA), a bactéria responsável por infecções resistentes a antibióticos. Embora o revestimento anterior fosse destinado ao uso em equipamentos cirúrgicos e paredes de hospitais, o desenvolvimento de um revestimento anti-listeria teve o desafio extra de ser seguro para alimentos.

Dordick e a equipe de pesquisa encontraram sua resposta nas enzimas líticas. Vírus que afetam bactérias, chamados fagos, injetar seu material genético em células saudáveis. O fago assume uma célula saudável, e com efeito transforma a célula hospedeira em uma pequena fábrica que cria mais fagos. Perto do final de seu ciclo de vida, o fago original cria e libera enzimas líticas, que se decompõem e fazem buracos nas paredes celulares das bactérias infectadas. Os fagos fabricados escapam por esses orifícios e continuam infectando outras células saudáveis.

A natureza usou enzimas líticas para sair das células bacterianas, Dordick disse, e os pesquisadores trabalharam durante anos para explorar as mesmas enzimas líticas para invadir bactérias como MRSA e listeria.

Para estabilizar as enzimas líticas que matam a listeria, chamado Ply500, os pesquisadores os anexaram a nanopartículas de sílica aprovadas pela Food and Drug Administration dos EUA para criar um filme ultrafino. Os pesquisadores também usaram a proteína de ligação à maltose para anexar o Ply500 às nanopartículas de amido comestíveis comumente usadas em embalagens de alimentos. Ambas as formulações de Ply500 foram eficazes em matar dentro de 24 horas toda a listeria em concentrações tão altas quanto 100, 000 bactérias por mililitro - uma concentração significativamente mais alta do que normalmente encontrada em situações de contaminação de alimentos.

"O amido é barato, material comestível frequentemente pulverizado na embalagem como uma camada de pó no produto cárneo. Aproveitamos a afinidade natural de uma proteína de ligação à maltose fundida a Ply500, e Ply500 biologicamente ligado ao amido como um não antibiótico, agente não químico para reduzir a ameaça da listeria ao nosso abastecimento alimentar, "Schadler disse.

Esperando ansiosamente, a equipe de pesquisa planeja continuar investigando novos métodos para aproveitar o poder das enzimas líticas para matar seletivamente bactérias nocivas.