Em até 80% das infecções crônicas, as bactérias formam biofilmes – uma substância viscosa secretada pelas bactérias que forma uma matriz protetora ao seu redor. Os biofilmes contribuem significativamente para a resistência antimicrobiana, pois protegem as bactérias tanto das células imunológicas humanas quanto dos medicamentos antimicrobianos, aumentando sua resistência ao tratamento em até 1.000 vezes. Os biofilmes são muito difíceis de remover sem quebrá-los mecanicamente, o que não é fácil de fazer dentro do corpo.

Para resolver esse problema, uma equipe do Departamento de Ciências da Engenharia de Oxford e do Departamento de Ortopedia, Reumatologia e Ciências Musculoesqueléticas de Nuffield (NDORMS) projetou nanopartículas carregadas com antibióticos. Quando ativadas por ultrassom, elas se vaporizam rapidamente, rompendo fisicamente os biofilmes e liberando medicamentos diretamente no local da infecção. O ultrassom pode ser focado com precisão nas profundezas do corpo, o que é uma vantagem fundamental para o combate não invasivo a infecções.

A Professora Eleanor Stride , Professora de Biomateriais da Universidade de Oxford e Pesquisadora Principal do projeto, afirmou: "Soluções inovadoras são extremamente necessárias para ampliar a ação de antibióticos que salvam vidas. Nossas descobertas são muito promissoras, visto que o tratamento de infecções crônicas associadas à produção de biofilme continua sendo um desafio diante da disseminação da resistência antimicrobiana em todo o mundo. Os métodos que utilizamos neste estudo foram projetados com o uso clínico em mente e estamos ansiosos para desenvolver ainda mais este sistema para aplicação em ambientes de saúde."

As nanopartículas foram testadas contra 10 cepas bacterianas clínicas, incluindo E. coli e Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA), administrando quatro antibióticos diferentes. Para bactérias que não formaram biofilmes, a combinação das nanopartículas e do ultrassom reduziu a concentração de antibiótico necessária para impedir seu crescimento em mais de 10 vezes em comparação ao tratamento convencional.

Em infecções por biofilme, a combinação foi ainda mais eficaz, reduzindo a concentração de antibiótico necessária em mais de 40 vezes e eliminando 100% das bactérias em doses clinicamente viáveis. Importante destacar que o sistema foi altamente eficaz contra células persistentes – bactérias dormentes que geralmente sobrevivem ao tratamento e, portanto, são responsáveis pela recorrência das infecções. Pode ser necessária uma dose muito alta de antibióticos para matar essas células, o que pode ser perigoso ou impossível de administrar aos pacientes. As nanopartículas reduziram a concentração do fármaco necessária para eliminar as células persistentes em 25 vezes em comparação com os antibióticos livres.

Biofilmes são encontrados em inúmeras infecções difíceis de tratar, como feridas crônicas, infecções do trato urinário, infecções pulmonares relacionadas à fibrose cística e até mesmo acne. A equipe está trabalhando no desenvolvimento do método de fabricação de nanopartículas para que possam ser testadas clinicamente o mais rápido possível. 

O estudo 'Reprojetando antimicrobianos com sistemas nanoescala acionados por ultrassom para administração direcionada de medicamentos em biofilmes' foi publicado no periódico npj Antimicrobials and Resistance .

Descubra mais sobre como os pesquisadores da Universidade de Oxford estão combatendo a resistência antimicrobiana na página inicial da AMR Network .