Uma proteína que dá a pulgas seu salto foi usada para inicializar células de bactérias, com resultados de laboratório demonstrando o potencial do materials para prevenir a infecção por implantes médicos.
O estudo colaborativo liderado por pesquisadores da Universidade RMIT, na Austrália, é o primeiro uso relatado de revestimentos antibacterianos feitos de proteínas resilina-imilina para impedir totalmente as bactérias de se conectar à superfície.
A professora principal do autor do estudo, Namita Roy Choudhury, disse que a descoberta é um passo crítico em direção ao objetivo de criar superfícies inteligentes que impedem as bactérias perigosas, especialmente as resistentes a antibióticos como o MRSA, de crescer em implantes médicos.
“Este trabalho mostra como esses revestimentos podem ser ajustados para combater efetivamente as bactérias – não apenas no curto prazo, mas possivelmente por um longo período”, disse ela.
As bactérias são frequentemente encontradas nos implantes após a cirurgia, apesar da esterilização e dos controles de infecção. Isso pode levar a infecções que requerem antibióticos, mas com a resistência a antibióticos se tornando mais comuns, são necessárias novas medidas preventivas.
“A resistência a antibióticos provocou maior interesse na área de materiais auto-esterilizantes e fácil preparação de superfícies antibacterianas”, disse Choudhury.
“Portanto, projetamos essa superfície para impedir completamente a fixação inicial das bactérias e a formação de biofilme para diminuir as taxas de infecção”.
Choudhury disse que as aplicações em potencial podem incluir revestimentos de spray para ferramentas cirúrgicas, implantes médicos, cateteres e curativos.
Resilina para o resgate
A resilina, uma proteína encontrada nos insetos, é conhecida por sua notável elasticidade – permite que as pulgas saltem mais de cem vezes sua própria altura em microssegundos – mas também é extremamente resiliente e biocompatível.
“Essas propriedades excepcionais e a natureza não tóxica tornam as proteínas resilina e resilina-imitética ideais para muitas aplicações que exigem materiais e revestimentos flexíveis e duráveis”, disse Choudhury.
“Essas aplicações variam de engenharia de tecidos e entrega de medicamentos a eletrônicos e equipamentos esportivos flexíveis, mas este é o primeiro trabalho publicado sobre seu desempenho como um revestimento antibacteriano”.
A equipe criou várias formas de revestimento a partir de formas alteradas de resilina e depois testou suas interações com bactérias e.coli e células da pele humana em condições de laboratório.
O estudo mostrou como as proteínas alteradas na forma de gotículas de nano conhecidas como coacervatas foram 100% eficazes para repelir as bactérias, enquanto ainda integrando bem com células humanas saudáveis, uma parte crítica do sucesso do implante médico.
O principal autor do RMIT, o Dr. Nisal Wanasingha, disse que a alta área superficial das gotículas das nano as tornou especialmente boas em interagir e repelir bactérias.
“Quando eles entram em contato, o revestimento interage com as membranas celulares bacterianas carregadas negativamente através de forças eletrostáticas, interrompendo sua integridade, levando ao vazamento de conteúdo celular e eventual morte celular”, disse ele.
Wanasingha disse que os revestimentos à base de resilina não apenas mostraram 100% de eficácia ao impedir que as bactérias se conectem à superfície, mas também ofereceram várias vantagens em comparação com as abordagens tradicionais.
“Ao contrário dos antibióticos, que podem levar à resistência, a interrupção mecânica causada pelos revestimentos da resilina pode impedir que as bactérias estabeleçam mecanismos de resistência”, disse ele.
“Enquanto isso, a origem pure e a biocompatibilidade da resilina reduz o risco de reações adversas nos tecidos humanos e, sendo baseado em proteínas, são mais ecológicas do que alternativas baseadas em nanopartículas de prata”.
PRÓXIMOS PASSOS
O co-autor do estudo, Professor Naba Dutta, disse que a proteína resilina-mimética é altamente responsiva a estímulos e mudanças em seu ambiente, tornando-o potencialmente sintonizável para muitas funções.
“Esses primeiros resultados são muito promissores como uma nova maneira de ajudar a melhorar o controle de infecções em hospitais e outros ambientes médicos, mas agora são necessários mais testes para ver como esses revestimentos funcionam contra uma ampla gama de bactérias nocivas”, disse Dutta.
“Trabalhos futuros incluem a anexação dos segmentos de peptídeos antimicrobianos durante a síntese recombinante de imitação de resilina e a incorporação de agentes antimicrobianos adicionais para ampliar o espectro da atividade”.
A transição da pesquisa de laboratório para o uso clínico exigirá garantir a estabilidade e a escalabilidade da fórmula, conduzindo extensos ensaios de segurança e eficácia, enquanto desenvolvem métodos de produção acessíveis para distribuição generalizada, acrescentou.
O estudo foi em colaboração com o ARC Middle of Excellence for Nanofotonics e a Organização Australiana de Ciência e Tecnologia Nuclear (ANSTO).
A equipe usou o Centro Australiano de Instalações de Espalhamento de Nêutrons de Ansto, e o Micro Nano Analysis Facility da RMIT College e a instalação de microscopia e microanálise.
O trabalho foi financiado pelo Australia India Strategic Analysis Fund, Instituto Australiano de Ciências Nucleares e Engenharia de Pós-Graduação de Pós-Graduação (Pgra) e apoiado pelo Conselho de Pesquisa Australiano.
