Una tecnica innovativa in grado di controllare specifiche funzioni batteriche attraverso materiali fotosensibili. Il progetto Erc Eos (Engineering Of bacteria to See light) del Politecnico di Milano mette i batteri in condizione di percepire la luce e di trasformare l’energia luminosa in segnali elettrici a livello della membrana batterica, senza necessità di modifiche genetiche. Un metodo che si propone come strumento efficace per contrastare la resistenza agli antibiotici: i ricercatori hanno infatti dimostrato che la modulazione dei segnali elettrici con la luce influisce sull’assorbimento di questi farmaci.
Potenziali applicazioni di questa tecnica potrebbero essere dunque piattaforme antimicrobiche di nuova generazione, in cui la luce diventa uno strumento preciso per sconfiggere i patogeni resistenti. Ma è possibile anche immaginare ‘robot batterici’ biocompatibili e foto-guidati, pensati e realizzati per il rilascio mirato di farmaci, anche in parti dell’organismo difficilmente raggiungibili come il tratto gastrointestinale. Il team di ricerca del Politecnico di Milano utilizza molecole foto trasduttrici, in grado di legarsi stabilmente alla superficie dei batteri e che, una volta illuminate, modificano il potenziale elettrico di membrana. “Questo legame fra interazione luminosa e risposta elettrica controlla funzioni biologiche fondamentali: la motilità, la formazione del biofilm e la sensibilità agli antibiotici. Modificando on-demand il potenziale di membrana dei batteri, possiamo influenzare l’assorbimento di antibiotici e ripristinarne o aumentarne l’efficacia contro ceppi resistenti”, afferma Giuseppe Maria Paternò, docente del Dipartimento di Fisica e coordinatore scientifico del progetto Eos. I primi risultati – pubblicati su ‘The European Physical Journal Plus’, rivista del gruppo Springer Nature – indicano chiaramente come l’optomodulazione, cioè la modulazione di segnali elettrici tramite la luce, influisca direttamente sull’assorbimento degli antibiotici. “Abbiamo utilizzato Ziapin2, una molecola fotosensibile che altera il potenziale di membrana del Bacillus subtilis, per modificare l’efficacia di antibiotici come la kanamicina (che agisce all’interno della cellula) e l’ampicillina (che agisce esternamente). Sotto luce blu (470 nm), la potenza della kanamicina si riduce notevolmente, indicando che i cambiamenti del potenziale di membrana influenzano l’assorbimento dell’antibiotico. Al contrario, l’ampicillina rimane pressoché efficace sotto illuminazione”, spiega Paternò.
