Nanostrutture biodegradabili che lisano in modo selettivo le membrane cellulari potrebbero rivelarsi una nuova arma per contrastare il crescente problema della diffusione di batteri antibiotico-resitenti. Le nanoparticelle agiscono in modo diverso rispetto agli antibiotici tradizionali e la speranza è che i batteri trovino maggiore difficoltà ad evolvere resistenza nei confronti di questa nuova potenziale categoria di farmaci.

Le macromolecole antimicrobiche, come polimeri cationici e peptidi, sono oggetto di studi approfonditi poiché si pensa che questo tipo di agenti sia adatto per inibire la crescita di numerosi ceppi di microrganismi multi-resistenti ai farmaci.
Gran parte dei polimeri realizzati fino ad oggi non sono biodegradabili e sono stati creati per mimare la struttura anfipatica dei peptidi allo scopo di interagire con le membrane cariche negativamente dei batteri. La struttura secondaria di questi polimeri può penetrare la membrana plasmatica del batterio e provocare la lisi cellulare.

I ricercatori americani dell'IBM Almaden Research Center in collaborazione con l'Institute of Bioengineering and Nanotechnology di Singapore, hanno compiuto un ulteriore importante passo avanti nella ricerca sulle macromolecole antimicrobiche: hanno realizzato i primi polimeri antimicrobici biodegradabili. Si tratta di nanoparticelle sintetizzate a partire dalla polimerizzazione ad anello aperto di carbonati ciclici.

Le nanoparticelle rompono le membrane e le pareti cellulari in modo selettivo ed efficiente.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Chemistry, dimostra che i nuovi polimeri inibiscono la crescita dei batteri Gram-positivi come Staphylococcus aureus meticillino-resistente e di alcuni ceppi fungini senza causare emolisi significative in un ampio range di concentrazioni.

I nuovi polimeri, diversamente da quelli messi a punto in passato, sembrano dare risultati promettenti su modello animale e su campioni ematici umani perciò si potrà presto pensare a trials clinici volti ad accertare la reale efficacia e sicurezza di queste nanoparticelle biodegradabili.

I possibili futuri farmaci a nanoparticelle potrebbero essere somministrati per via endovenosa o incorporati in un gel da applicare sulle ferite per trattare o prevenire le infezioni.

Gli antibiotici tradizionali vanno a colpire una specifica via metabolica cellulare di un determinato ceppo di batteri che, in poco tempo - in media 10 o 20 anni, evolve individui dotati di meccanismi di difesa tanto da diventare resistenti agli agenti farmacologici.
Le nuove nanoparticelle interagiscono con i batteri in modo completamente diverso rispetto agli antibiotici tradizionali, vanno a colpire in modo selettivo le membrane batteriche per creare dei buchi e causare così la lisi del batterio.

Ogni nanoparticella è realizzata dall'unione di più blocchi polimerici che possono essere associati tra loro in vario modo per formare strutture complesse.  
La struttura polimerica messa a punto dai ricercatori americani reca al centro una zona idrosolubile studiata per interagire con le membrane batteriche mentre le due sequenze laterali sono idrofobiche. Pertanto, a contatto con l'acqua, i polimeri si assemblano da soli per formare nanoparticelle sferiche la cui superficie va ad interagire con le cellule batteriche.

Nel prossimo futuro i ricercatori puntano ad aumentare la produzione delle nanoparticelle per poter passare dai grammi ai chilogrammi - operazione necessaria per pensare di effettuare test clinici su larga scala. Probabilmente saranno affiancati da una casa farmaceutica allo scopo di approfondire i test e sviluppare i farmaci a polimeri.
Mirano inoltre a sviluppare nuove tipologie di nanoparticelle capaci di interagire e rompere le membrane cellulari di altre classi di batteri che non sono vulnerabili all'attacco delle nanoparticelle messe a punto fino ad oggi.