Os antimicrobianos são usados ​​para matar ou retardar o crescimento de bactérias, vírus e outros microorganismos. Eles podem estar na forma de antibióticos, usado para tratar infecções corporais, ou como um aditivo ou revestimento em produtos comerciais usados ​​para manter os germes afastados. Essas ferramentas que salvam vidas são essenciais para prevenir e tratar infecções em humanos, Animais e plantas, mas também representam uma ameaça global à saúde pública quando os microorganismos desenvolvem resistência a eles, um conceito conhecido como resistência antimicrobiana.

Um dos principais motores da resistência antimicrobiana é o uso indevido e excessivo de agentes antimicrobianos, que inclui nanopartículas de prata, um material avançado com propriedades antimicrobianas bem documentadas. É cada vez mais usado em produtos comerciais que apresentam desempenho aprimorado de eliminação de germes - foi tecido em têxteis, revestido em escovas de dente, e até mesmo misturado em cosméticos como conservante.

O Grupo Gilbertson da Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh usou cepas de laboratório de E.coli para entender melhor a resistência bacteriana às nanopartículas de prata e tentar se antecipar ao uso indevido potencial desse material. A equipe publicou recentemente seus resultados em Nature Nanotechnology.

"A resistência bacteriana às nanopartículas de prata é pouco estudada, então nosso grupo olhou para os mecanismos por trás deste evento, "disse Lisa Stabryla, autor principal do artigo e um recente Ph.D. em assuntos civis e ambientais. pós-graduação na Pitt. "Esta é uma inovação promissora para adicionar ao nosso arsenal de antimicrobianos, mas precisamos estudá-lo conscientemente e talvez regular seu uso para evitar a diminuição da eficácia, como vimos com alguns antibióticos comuns. "

Stabryla exposta E.coli a 20 dias consecutivos de nanopartículas de prata e o crescimento bacteriano monitorado ao longo do tempo. As nanopartículas são cerca de 50 vezes menores do que uma bactéria.

"No início, bactérias só poderiam sobreviver em baixas concentrações de nanopartículas de prata, mas conforme o experimento continuou, descobrimos que eles poderiam sobreviver em doses mais altas, "Stabryla observou." Curiosamente, descobrimos que as bactérias desenvolveram resistência às nanopartículas de prata, mas não aos íons de prata liberados apenas. "

O grupo sequenciou o genoma do E.coli que foi exposto a nanopartículas de prata e encontrou uma mutação em um gene que corresponde a uma bomba de efluxo que empurra íons de metais pesados ​​para fora da célula.

"É possível que alguma forma de prata esteja entrando na célula, e quando chega, a célula sofre mutação para bombeá-la rapidamente, "Ela acrescentou." Mais trabalho é necessário para determinar se os pesquisadores podem superar esse mecanismo de resistência por meio do projeto de partículas. "

O grupo então estudou dois tipos diferentes de E.coli :uma cepa hipermóvel que nada através de seu ambiente mais rapidamente do que bactérias normalmente móveis e uma cepa imóvel que não tem meios físicos para se mover. Eles descobriram que apenas a cepa hipermóvel desenvolveu resistência.

"Esta descoberta pode sugerir que as nanopartículas de prata podem ser uma boa opção para atingir certos tipos de bactérias, cepas particularmente não móveis, "Stabryla disse.

No fim, as bactérias ainda encontrarão uma maneira de evoluir e escapar dos antimicrobianos. A esperança é que a compreensão dos mecanismos que levam a essa evolução e o uso consciente de novos antimicrobianos diminuam o impacto da resistência antimicrobiana.

"Somos os primeiros a observar os efeitos da motilidade bacteriana na capacidade de desenvolver resistência às nanopartículas de prata, "disse Leanne Gilbertson, professor assistente de engenharia civil e ambiental na Pitt. "A diferença observada é realmente interessante e merece uma investigação mais aprofundada para compreendê-la e como vincular a resposta genética - a regulação da bomba de efluxo - à capacidade da bactéria de se mover no sistema.

"Os resultados são promissores por serem capazes de ajustar as propriedades das partículas para uma resposta desejada, como alta eficácia, evitando resistência. "