L'ispirazione è venuta dalla pelle degli squali e dalle ali delle libellule: sfruttando il flusso naturale dei fluidi in cui sono immersi è possibile “lavare via” i batteri dalle superfici di stent, cateteri e altri dispositivi medici.

I risultati di uno studio italiano che punta a evitare le infezioni batteriche connesse a stent, cateteri e altri dispositivi medici sfruttando le capacità di nuove superfici con una geometria studiata ad hoc sembrano poter dare un utile contributo alla prevenzione delle infezioni e alla riduzione dell'antibioticoresistenza.

Le infezioni associate all’assistenza sanitaria sono stimate in più di 50 milioni di casi ogni anno a livello mondiale, oltre il 60% attribuito a infezioni correlate ai biofilm, comunità batteriche che si formano sulle superfici e proteggono i microrganismi rendendo le infezioni persistenti e difficili da trattare con gli antibiotici.

Per affrontare il problema, i ricercatori hanno adottato un approccio diverso dai metodi tradizionali, basati su modifiche chimiche o su antimicrobici, puntando su una strategia puramente fisica. Lo studio, pubblicato su Nature Communications, mostra come la geometria delle superfici possa effettivamente essere sfruttata per ostacolare l’adesione batterica.

«Se una superficie non offre un appoggio stabile – spiega Roberto Rusconi, responsabile dell’unità di Fisica applicata, biofisica e microfluidica all'Istituto Clinico Humanitas - i batteri vengono trascinati via dal flusso di acqua, urina o altri fluidi corporei in cui i dispositivi sono immersi, prima di riuscire a colonizzarla. Abbiamo scoperto che la geometria può fare una grande differenza. Rughe e pieghe microscopiche, attentamente studiate, creano una sorta di barriera meccanica che impedisce ai batteri di agganciarsi. Per fare un’analogia, come una persona che cerca di restare in piedi su un tetto curvo mentre soffia un vento forte, i batteri sulle superfici rugose vengono continuamente spinti e sollevati dal flusso. Le curvature impediscono loro di stabilizzarsi, rendendo molto difficile l’adesione e la formazione di biofilm. È un meccanismo completamente fisico, basato sulla dinamica del fluido e sul comportamento dei microrganismi».

Utilizzando un polimero siliconico simile al materiale impiegato in molti dispositivi medici, il team ha creato superfici con microscopiche increspature, generate tramite stiramento meccanico controllato e trattamenti superficiali. Queste strutture si formano spontaneamente attraverso un fenomeno fisico chiamato “instabilità da buckling”, simile alle rughe che appaiono sulla pelle quando viene compressa.

I risultati delle sperimentazioni hanno mostrato che alcune configurazioni di pieghe riducono l’adesione batterica di oltre il 90% e ostacolano la formazione di biofilm, in particolare con “rughe” di circa cinque micrometri (cinque milionesimi di metro). 

«Nel loro insieme, questi dati indicano una strategia promettente e priva di farmaci per progettare dispositivi medici più sicuri» sottolinea Luca Pellegrino, ricercatore all'Humanitas». Questa scoperta – prosegue - apre la strada a nuovi design di cateteri, stent e impianti in grado di ridurre drasticamente il rischio di infezioni, evitando fenomeni di resistenza agli antibiotici».