Immagine:Shudipto Dishari, Professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare Ross McCollum, studia i modi per convertire i rifiuti vegetali in agenti antimicrobici. Credito immagine: Craig Chandler | UNL–
I ricercatori dell’Università del Nebraska-Lincoln stanno convertendo i rifiuti vegetali in agenti antimicrobici che potrebbero aiutare a prevenire le infezioni patogene, riducendo significativamente il costo dei trattamenti antimicrobici e rappresentando un vantaggio per la bioeconomia.
La resistenza agli antibiotici rappresenta un grave problema di salute pubblica. Le Nazioni Unite hanno stimato che le malattie resistenti ai farmaci potrebbero essere responsabili di 10 milioni di morti all’anno entro il 2050.
Secondo i Centri per il Controllo e la Prevenzione delle Malattie, gli Stati Uniti spendono circa 55 miliardi di dollari ogni anno per gestire la resistenza agli antibiotici.
La sfida non è solo la necessità di nuovi tipi di farmaci antibiotici, ma abbiamo anche bisogno di rivestimenti antimicrobici e soluzioni disinfettanti efficaci. Questo perché molte infezioni resistenti ai farmaci provengono da superfici tattili, apparecchiature sanitarie e impianti negli Ospedali, nonché dai sistemi di acque reflue.
Gli scienziati stanno lavorando per sviluppare nuovi tipi di antimicrobici per affrontare il problema e hanno ottenuto un certo successo con i materiali sintetici, che sono efficaci, ma spesso costosi – e il loro utilizzo e smaltimento potrebbero danneggiare l’ambiente.
Laboratorio di biochimica – foto illustrativa. Credito immagine: ThisisEngineering RAEng tramite Unsplash, licenza gratuita
“Se siamo in grado di progettare antimicrobici a basso costo e altamente efficaci utilizzando materiali verdi ed ecologici, possiamo ottenere il meglio da entrambi i mondi”, ha affermato Shudipto Dishari, Professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare del Ross McCollum.
Con questa missione, la ricerca di Dishari studia come la lignina, un polimero naturalmente abbondante e un elemento importante delle pareti cellulari delle piante, potrebbe essere elaborata per produrre nuovi antimicrobici. Le scoperte del suo team, descritte nella rivista Sustainable Chemistry and Engineering dell’American Chemical Society, sono promettenti e la rivista ora presenta il lavoro come una storia supplementare di copertina.
In questo lavoro, il team di Dishari ha modificato la lignina degli abeti rossi norvegesi con ammonio quaternario, un gruppo funzionale carico positivamente utilizzato per uccidere batteri, virus e muffe. La modifica è stata effettuata in acqua che ha assicurato la sintesi verde.
Il team ha quindi testato questo antimicrobico derivato dalla lignina, denominato QAL, su un ceppo resistente agli antibiotici di E. coli che causa infezioni del tratto urinario. I gruppi caricati positivamente di QAL hanno reso facile per la lignina attaccare e distruggere la pelle esterna dei batteri che è caricata negativamente.
“Mentre i batteri resistenti agli antibiotici sono abbastanza intelligenti da salvarsi dall’azione dei farmaci convenzionali, non possono proteggersi dagli effetti non specifici prodotti dal QAL”, ha detto Dishari.
Di conseguenza, i batteri resistenti agli antibiotici muoiono e non possono crescere ulteriormente se trattati con QAL. Allo stesso tempo, QAL non ha dimostrato alcuna tossicità significativa contro le cellule renali embrionali umane, indicando il suo potenziale per un uso sicuro.
La lignina non è solo un componente importante dei rifiuti agricoli, ma anche un sottoprodotto delle cartiere e delle bioraffinerie. Ogni anno nel mondo vengono prodotte più di 100 milioni di tonnellate di lignina, la maggior parte della quale viene bruciata o scartata.
“Convertendo uno scarto agricolo/di processo non sfruttato come la lignina in antimicrobici a valore aggiunto, possiamo ridurre significativamente la spesa dei trattamenti e dei rivestimenti antimicrobici in applicazioni su larga scala”, ha affermato Dishari.
“Da una prospettiva più ampia, la produzione sostenibile e scalabile di antimicrobici efficienti e a basso costo dalla lignina di scarto può aiutare a sostenere le industrie della pasta e della carta, le bioraffinerie e le aziende agricole e sostenere la bioeconomia”, ha aggiunto.
Un membro del team Dishari, Dr.ssa Karen Acurio Cerda, ha affermato che i risultati dello studio sottolineano ciò che ricorda di aver imparato in classe.
“La natura ha già capito tante cose e dobbiamo prestare attenzione solo a questo”, ha detto Cerda.
Sebbene la ricerca abbia utilizzato la lignina dell’abete rosso norvegese, Dishari ha affermato che questo apre semplicemente enormi possibilità per combattere la resistenza agli antibiotici con materiali verdi.
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“La struttura chimica della lignina può variare a seconda della pianta di origine, ma siamo pronti ad accogliere questa sfida come un’entusiasmante opportunità per giocare con la chimica della lignina e progettare un’ampia gamma di antimicrobici ad alta efficacia”, ha affermato Dishari.
Fonte: Università del Nebraska-Lincoln
