Muitas estirpes de bactérias causadoras de doenças tem vindo ao longo de décadas a desenvolver defesas, até mesmo contra os antibióticos mais potentes. O surgimento destas “superbactérias” resistentes a antibióticos estão a levar a uma crise de saúde pública e ao início a uma corrida armamentista. Pois, à medida que as bactérias encontram novas maneiras de resistir aos antibióticos, os investigadores procuram novas armas para romper as defesas dessas novas “superbactérias”.
Uma equipa de investigação liderada por Yan Yu, professor titular da Cátedra Art Krieg de Química na Faculdade de Artes e Ciências e de Engenharia Biomédica na Faculdade de Engenharia McKelvey, restaurou a eficácia de antibióticos ineficazes ao combiná-los com nanopartículas de dupla face, que são componentes ultracompactos com menos de 100 nanómetros de diâmetro.
As nanopartículas demonstraram uma notável capacidade de comprometer as paredes celulares bacterianas, deixando as bactérias vulneráveis ao ataque. “As nanopartículas potencializaram os antibióticos“, afirmou Yu, e acrescentou: “Esta investigação pode indicar uma nova maneira de revitalizar antigos medicamentos antibacterianos.”
Os resultados da investigação foram publicados na revista da Sociedade Química Americana “Nano Letters”, sendo autores investigadores da Universidade de Indiana e da Universidade de Osaka, no Japão.
A equipa de Yan Yu criou nanopartículas com duas faces distintas. Chamadas de nanopartículas Janus, em homenagem ao deus romano de duas faces, símbolo dos começos e fins, essas partículas dobram as possibilidades para os químicos. Uma das faces é revestida por moléculas com carga positiva que ajudam a nanopartícula a ligar-se à parede celular bacteriana. A outra face é revestida por moléculas hidrofóbicas (repelentes à água) que causam a rutura da parede celular. “Uma única nanopartícula Janus tem o poder de dois golpes em um só“, disse Yan Yu.
Uma vez que a parede celular é comprometida, os antibióticos conseguem infiltrar-se com muito mais facilidade e, eventualmente, matar as bactérias, explicou Yan Yu. A equipa descobriu que a combinação de nanopartículas Janus e antibióticos eliminou com eficiência colónias de estirpes resistentes a medicamentos de E. coli e A. Baumannii, que são dois tipos de bactérias que representam um risco significativo para a saúde humana. Uma das estirpes de A. baumannii era uma variedade resistente a antibióticos recolhidos num hospital.
Outros tipos de nanopartículas têm sido usados para combater bactérias e, em alguns casos, as bactérias mostraram capacidade de desenvolver defesas contra ameaças em pequena escala, explicou Yan Yu. Mas, como as nanopartículas Janus atacam a parede celular de duas maneiras, o desenvolvimento de qualquer tipo de resistência provavelmente seria um processo lento e complexo, afirmou. “Se as bactérias desenvolverem algum tipo de resistência, provavelmente será em um longo período de tempo.”
Caso as bactérias desenvolvam defesas contra um tipo específico de nanopartícula de dupla face, os investigadores poderão ajustar as moléculas ligadas a cada lado. “As nanopartículas de Janus são ajustáveis e personalizáveis, o que é uma grande vantagem“, disse Yan Yu.
No futuro, Yan Yu indicou que espera iniciar novas colaborações com investigadores de toda a WashU, incluindo os da Faculdade de Engenharia McKelvey e da WashU Medicine, pois gostava de trabalhar com médicos para testar nanopartículas Janus em ambientes hospitalares, talvez incluindo a cicatrização de feridas em pacientes. Yan Yu também indicou que gostava de colaborar com investigadores de química e engenharia para explorar novas opções de personalização das nanopartículas e seu fabrico em larga escala para aplicações clínicas.
