Le nanotecnologie possono aiutare ad eliminare o identificare i batteri patogeni nei prodotti lattiero-caseari. Lo dimostra uno studio pubblicato sulla rivista Small.
La mastite bovina è una delle malattie a più alto impatto economico nell’industria lattiero-casearia mondiale. Il responsabile di questa malattia è lo Staphylococcus aureus (è un cocco Gram-positivo anaerobico facoltativo). Lo S. aureus produce enterotossine stafilococciche che possono causare diarrea, crampi addominali e nausea. Inoltre, questo batterio può sopravvivere ai processi di pastorizzazione e sterilizzazione termica, e le enterotossine stafilococciche sono stabili e non possono essere facilmente sradicate dalle comuni procedure igieniche una volta formate nei prodotti lattiero-caseari. Per questo motivo, per l’industria lattiero-casearia sono molto richiesti e importanti dei metodi efficienti per la loro rimozione o identificazione.
Diversi ed importanti batteri patogeni producono proteine che si legano con le immunoglobuline; si pensa che aiutino questi batteri a eludere la risposta immunitaria dell’ospite. Gli esempi includono la proteina A di S. aureus, la proteina G degli streptococchi del gruppo C e G e la proteina L di Peptostreptococcus magnus. Inoltre, le proteine leganti le immunoglobuline sono state identificate anche in micoplasmi come Mycoplasma pneumoniae e il patogeno bovino M. bovis. La capacità di queste proteine di legare le immunoglobuline può essere utilizzata per legare selettivamente i batteri patogeni per il loro isolamento e identificazione, lasciando batteri innocui e benefici in soluzione.
L’evoluzione della tecnologia dei micro/nanorobot potrebbe permettere di affrontare alcune questioni biomediche e ambientali ancora irrisolte. Recentemente, micro/nanorobot sono stati utilizzati per isolare e sradicare i batteri planctonici così come i biofilm batterici, che è importante per affrontare il crescente rischio di sviluppo di resistenza agli antibiotici da parte dei patogeni. Inoltre, l’uso di antibiotici per sradicare i batteri nei campioni di alimenti può influire sulla qualità degli alimenti e ridurne la sensibilità. I micro/nanorobot sono in grado di muoversi utilizzando combustibili chimici o fonti di energia esterne (campi luminosi, magnetici o ultrasonici) e possono ottenere molteplici applicazioni, tra cui la somministrazione di farmaci, bio/rilevamento, e distruzione del biofilm patogeno, così come il risanamento ambientale e l’energy harvesting. I micro/nanorobot a propulsione magnetica rappresentano una delle categorie più promettenti che possono essere utilizzate in molte applicazioni perché sono biocompatibili (privi di carburante tossico), hanno una forte propulsione di potenza, sono manovrabili a distanza e sono riconfigurabili e programmabili.
Molti sistemi microrobotici sono stati utilizzati per isolare batteri, spore e virus utilizzando vari biorecettori. In particolare, per l’isolamento di S. aureus, le piastrine sono state utilizzate come biorecettori caricati su microrobot magnetici e ultrasonici. Tuttavia, questo biorecettore, sebbene efficiente, non era specifico.
In questo lavoro condotto da un team di ricercatori della University of Chemistry and Technology di Praga, sono sati sviluppati dei microrobot magnetici, che assumono il nome di “MegaRobot”, in grado di rimuovere in modo efficiente e specifico S. aureus (come rappresentante dei batteri che producono proteine leganti le immunoglobuline) da campioni liquidi.
Questi MagRobot sono stati modificati con IgG anti-coniglio prodotte in capra e IgG dal siero di coniglio. La proteina A, che è presente sulla parete cellulare di S. aureus, lega le IgG e carica le cellule batteriche sulla superficie dei MagRobot. La rimozione selettiva di S. aureus da parte di MagRobots-αIgG/RhB@IgG è stata valutata utilizzando E. coli come controllo negativo. Una miscela di entrambi i batteri (S. aureus ed E. coli) è stata trattata con MagRobots-αIgG/RhB@IgG ed è stato dimostrato che questi MagRobots erano in grado di rimuovere specificamente S. aureus.
Nel complesso, la modifica superficiale dei micro/nanorobot utilizzati in questo lavoro potrebbe essere utilizzata per rimuovere non solo S. aureus ma anche altri batteri che producono proteine leganti le immunoglobuline. In effetti, la modifica superficiale dei micro/nanorobot da parte di anticorpi contro specifiche proteine di superficie di batteri patogeni offre una strategia interessante per la rimozione mirata di una varietà di agenti patogeni. Inoltre, MagRobots-αIgG/RhB@IgG sono stati utilizzati per rimuovere S. aureus da un prodotto lattiero-caseario (latte).
La rimozione di S. aureus dai prodotti lattiero-caseari è una sfida perché questo batterio può sopravvivere al processo di pastorizzazione. MagRobots–αIgG/RhB@IgG offrono un’alternativa promettente alla rimozione dei batteri nell’industria dei prodotti lattiero-caseari. Tuttavia, questa ricerca è una prova di concetto in cui gli esperimenti sono stati fatti in laboratorio utilizzando costosi reagenti commerciali. Nel caso di applicazioni reali e su larga scala, il costo dei motori può essere molto basso in quanto i MagRobot sono basati su Fe3O4 e polimeri. Inoltre, va notato che questi MagRobot possono entrare in luoghi difficili da raggiungere all’interno di un impianto di produzione di latte e operare in modalità wireless. Infine, questi motori possono rimuovere i batteri e anche isolare specificamente S. aureus per la loro successiva determinazione e quantificazione.
, , , , , Swarming Magnetic Microrobots for Pathogen Isolation from Milk. Small 2022, 2205047. https://doi.org/10.1002/smll.202205047
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