Um ingrediente comum em filtro solar pode ser um revestimento antibacteriano eficaz para implantes médicos, como marca-passos e substituição de articulações.

Pesquisadores da Universidade de Michigan descobriram que um revestimento de nanopiramidas de óxido de zinco pode interromper o crescimento de bactérias resistentes à meticilina Staphylococcus aureus (MRSA), reduzindo o filme em materiais tratados em mais de 95 por cento. Cerca de um milhão de dispositivos médicos implantados são infectados a cada ano com MRSA e outras espécies bacterianas.

“É extremamente difícil tratar essas infecções, "disse J. Scott VanEpps, palestrante clínico e pesquisador no departamento de medicina de emergência da U-M Medical School, cuja equipe liderou o estudo biológico.

O tratamento envolve um longo curso de antibióticos, que pode levar à resistência aos antibióticos e efeitos colaterais tóxicos, ou os implantes devem ser substituídos cirurgicamente, que pode ser bastante extenso para dispositivos como válvulas cardíacas e articulações protéticas, VanEpps disse.

Idealmente, os médicos gostariam de evitar que as infecções ocorressem. Uma opção é revestir os dispositivos com algo em que as bactérias não possam crescer. Os novos resultados, publicado no jornal Nanomedicina , sugerem que tal revestimento poderia ser feito de nanopartículas de óxido de zinco - um ingrediente protetor solar e creme para assaduras que torna a loção mais espessa e relativamente opaca.

Se as nanopartículas têm a forma de uma pirâmide com uma base em forma de hexágono, eles são muito eficazes na prevenção de uma enzima chamada beta-galactosidase de quebrar a lactose em açúcares menores glicose e galactose, que as bactérias usam como combustível.

A forma é importante, tanto para a enzima quanto para as nanopartículas. A enzima precisa ser capaz de se torcer para cortar a lactose em açúcares menores. Dois aminoácidos, ou blocos de construção de proteínas, sentam-se frente a frente em uma ranhura na enzima. A lactose se encaixa na ranhura, e os aminoácidos se juntam para catalisar a quebra em glicose e galactose.

“Embora mais estudos precisem ser realizados, acreditamos que as nanopiramidas de óxido de zinco interferem neste movimento de torção, "disse Nicholas Kotov, Joseph B. e Florence V. Cejka Professor de Engenharia Química, cujo grupo fez as nanopartículas.

A pesquisa da equipe sugere que parte da nanopartícula - uma borda ou a ponta - se insere na ranhura. Ao obstruir apenas uma das quatro ranhuras, as nanopartículas podem desligar toda a enzima, impedindo a ação de torção.

Para explorar o conceito de revestimento antibacteriano, O grupo de Kotov cobriu alguns pinos com as nanopiramidas e então a equipe de VanEpps os colocou em uma substância que permitiria o crescimento de bactérias. Eles avaliaram quatro espécies de bactérias em pinos revestidos e não revestidos - duas espécies estafilocócicas (incluindo MRSA), uma espécie que causa pneumonia e E. coli .

Após 24 horas de crescimento, o número de células estafilocócicas viáveis ​​recuperadas das cavilhas revestidas foi 95 por cento menor do que as das cavilhas não revestidas. A pneumonia e E. coli espécies foram menos suscetíveis às nanopartículas.

"Embora o revestimento não tenha sido capaz de erradicar completamente todas as células estafilocócicas, essa redução dramática provavelmente pode permitir que os tratamentos com antibióticos tenham sucesso ou simplesmente permitir que o sistema imunológico humano assuma o controle sem a necessidade de antibióticos, "VanEpps disse.

Staph, incluindo MRSA, é particularmente vulnerável às nanopiramidas porque sua parede celular é uma matriz de proteínas e açúcares. A equipe suspeita que enquanto o MRSA tentava colonizar os pinos, as nanopiramidas se ligam às enzimas que constroem a parede celular. Uma vez que as enzimas não conseguiam manter a parede celular, as células quebraram.

Se é assim que as nanopiramidas operam, então o revestimento não deve ser problema para as células humanas, cujos invólucros de membrana não têm as mesmas vulnerabilidades. Isso também pode explicar por que o revestimento não é tão eficaz em E. coli , que não usa as enzimas da parede celular na manga.

Muitos obstáculos se colocam entre o revestimento de nanopartículas e o uso clínico em pacientes. Os pesquisadores devem descobrir como esse revestimento afetaria as células humanas próximas ao implante e explorar como as nanopiramidas afetam outras enzimas em humanos e bactérias.

"A forte atividade antibacteriana contra MRSA e outros patógenos é uma descoberta emocionante, "Kotov disse." Queremos entender melhor os mecanismos da função antibacteriana para ajustar sua atividade inibitória e identificar as semelhanças estruturais entre as enzimas que as nanopartículas piramidais podem inibir ".