Granchio e grafene: la tecnica imita la natura

Granchio e grafene: chi l’avrebbe mai detto?

Il granchio, grazie alla conformazione e la struttura del suo carapace, non viene attaccato dai batteri. Partendo da questa particolarità un gruppo di ricercatori dell’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Isc-Cnr), dell’Istituto di fisica e microbiologia dell’Università Cattolica del Sacro Cuore (Ucsc) di Roma, del Dipartimento di fisica dell’Università Sapienza di Roma e del Dipartimento di scienze chimiche dell’Università degli Studi dell’Aquila hanno effettuato una ricerca finanziata dal Consiglio di ricerche europeo e pubblicato un lavoro sulla rivista Scientific Reports. Secondo questo lavoro , i medici potrebbero presto avere a disposizione strumenti rivestiti di ossido di grafene, ispirati alle rugosità tipiche del granchio, per contrastare i rischi di infezione in sala operatoria dove, secondo l’European Center for Diseases Prevention and Control, dal 2009, in Europa, oltre 400.000 persone hanno sviluppato infezioni batteriche resistenti agli antibiotici. Occorrono quindi nuove strategie per la difesa di superfici sensibili come quelle delle protesi e dell’attrezzatura chirurgica.

Granchio e grafene dunque: il granchio grazie alla sua insensibilità all’attacco batterico, il grafene grazie alle sue già note proprietà antimicrobiche. I ricercatori hanno realizzato un rivestimento con un idrogel a base di ossido di grafene; l’azione antibatterica è dovuta alla struttura in fogli, delle dimensioni di qualche nanometro, dell’ossido di grafene che è in grado di tagliare la membrana della cellula batterica o di avvolgerne la superficie, contrastando così lo sviluppo di batteri resistenti ai farmaci.

L’immagine mostra dei batteri tagliati dal grafene. Si possono distinguere batteri sani e batteri più danneggiati. La freccia indica una lamina di grafene che sporge ed è esposta dal trattamento laser.

Tale meccanismo di base, di natura meccanica, è amplificato da una tecnica di laser printing scoperta dal team di ricerca: la supercavitazione laser. Secondo uno degli autori del lavoro l’azione del laser permette di massimizzare l’esposizione dei fogli di grafene secondo un pattern progettato proprio sulla rugosità tipiche del carapace del granchio.

Analisi morfologiche e del rilascio degli acidi nucleici da parte di cellule di Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Candida albicans hanno evidenziato che l’azione del rivestimento è sia batteriostatica che battericida, arrivando a sopprimere il 90% dei batteri.

Sempre secondo i ricercatori questo rilevante risultato potrebbe rappresentare una svolta nel campo delle tecnologie dei materiali biomedici, perché la soluzione fornita è versatile, economica e a basso impatto tossicologico.

Fonte: comunicato stampa del Consiglio Nazionale delle Ricerche del 29/12/2016 “Con il grafene i superbatteri hanno preso un granchio”.

Se vuoi leggere il lavoro pubblicato: Biometric antimicrobial cloak by graphene-oxyde agar hydrogel.