Con l’aumento della resistenza agli antibiotici, i ricercatori si stanno rivolgendo a strategie antimicrobiche innovative e sostenibili. Un nuovo studio rivela che le nanoparticelle di ossido di zinco (ZnONP) create da estratti di piante del deserto mostrano attività antimicrobica ad ampio spettro contro batteri, lieviti e funghi nei test di laboratorio. Questo approccio di sintesi “verde”, utilizzando la flora del deserto facilmente disponibile, offre un’alternativa potenzialmente ecologica ai metodi convenzionali di produzione di nanoparticelle.
Sfruttare la resilienza del deserto
Lo studio, pubblicato su Biomolecules and Biomedicine, si è concentrato su quattro specie di piante originarie degli ambienti aridi e aspri della Tunisia: Thymelaea hirsuta, Aloe vera, Retama monosperma e Peganum Harmala. Queste piante, spesso trascurate o addirittura considerate invasive, possiedono ricchi profili fitochimici che contribuiscono sia alla stabilità delle nanoparticelle che alla potenza antimicrobica. I ricercatori hanno scoperto che la trasformazione di queste piante in particelle di ossido di zinco su scala nanometrica ha prodotto agenti antimicrobici sorprendentemente efficaci.
Perché è importante: La sintesi convenzionale delle nanoparticelle può essere ad alta intensità energetica, costosa e dannosa per l’ambiente. La sintesi verde offre un percorso più sostenibile, utilizzando estratti vegetali come agenti riducenti e stabilizzanti naturali, evitando sostanze chimiche tossiche e spesso risultando in particelle più uniformi. Questo approccio sfrutta le risorse sottoutilizzate, affrontando al tempo stesso le crescenti preoccupazioni sull’impatto ambientale.
Il processo di sintesi verde
Il processo prevedeva l’estrazione di soluzioni acquose dal materiale vegetale essiccato e macinato, quindi la miscelazione con acetato di zinco sotto riscaldamento controllato. Questa semplice reazione ha prodotto ZnONP identificati in modo univoco dalla loro fonte vegetale. Le nanoparticelle risultanti sono state poi caratterizzate per dimensioni, chimica della superficie e attività antimicrobica.
Risultati chiave: I composti di origine vegetale che rivestono le nanoparticelle, inclusi acidi fenolici e flavonoidi, non solo hanno stabilizzato le particelle ma probabilmente hanno anche contribuito ai loro effetti biologici. Le sostanze fitochimiche sembrano svolgere un duplice ruolo: guidare la formazione di nanoparticelle di ossido di zinco e migliorarne le proprietà antimicrobiche.
Attività antimicrobica ad ampio spettro
Gli ZnONP di origine vegetale hanno dimostrato notevoli effetti inibitori contro un gruppo di microbi clinicamente rilevanti, tra cui batteri Gram-positivi e Gram-negativi, lieviti Candida e funghi Aspergillus.
- Batteri: le nanoparticelle derivate dall’Aloe vera hanno prodotto le più grandi zone di inibizione contro alcuni batteri Gram-positivi, mentre anche quelle provenienti da altre piante hanno soppresso la crescita, in particolare di Staphylococcus aureus e Micrococcus luteus.
- Lieviti: Gli ZnONP dell’Aloe vera hanno inibito tutte le specie di Candida testate e gli ZnONP del Peganum Harmala hanno mostrato una forte attività contro il Cryptococcus neoformans.
- Funghi filamentosi: gli ZnONP di Peganum Harmala e Aloe vera si sono rivelati particolarmente efficaci contro le specie Aspergillus, tra cui A. fumigatus, una causa significativa di malattie fungine invasive.
In particolare, i corrispondenti estratti vegetali e l’acetato di zinco da soli hanno mostrato effetti antimicrobici deboli o trascurabili, suggerendo che la trasformazione su scala nanometrica aumenta significativamente la potenza.
Approfondimenti computazionali sui meccanismi
Per esplorare i potenziali meccanismi, i ricercatori hanno utilizzato il docking molecolare per modellare il modo in cui i composti di origine vegetale potrebbero interagire con i bersagli proteici microbici. Diverse sostanze fitochimiche hanno mostrato un forte legame previsto con gli enzimi batterici e fungini, formando più legami idrogeno all’interno delle tasche del sito attivo. Questi composti hanno mostrato anche profili favorevoli di somiglianza dei farmaci e di biodisponibilità, suggerendo che potrebbero essere chimicamente accessibili per la sintesi.
Implicazioni: Sebbene sia ancora necessaria una validazione sperimentale, questi risultati supportano l’idea che sia il nucleo di ossido di zinco che le molecole di superficie di origine vegetale contribuiscono agli effetti antimicrobici osservati. Sembra che i composti coinvolgano bersagli microbici chiave, interrompendo potenzialmente le funzioni essenziali.
Direzioni future e precauzioni
Lo studio evidenzia diversi vantaggi degli ZnONP di origine vegetale: produzione sostenibile, attività ad ampio spettro e opportunità per ottimizzare la stabilità e l’attività biologica. Tuttavia, ulteriori ricerche sono cruciali.
Aree chiave per lo studio futuro:
- Ottimizzazione delle dimensioni e dell’uniformità delle nanoparticelle.
- Valutazione della stabilità a lungo termine.
- Valutazione della sicurezza, inclusa la citotossicità nei confronti delle cellule umane e degli impatti ambientali.
- Condurre studi in vivo e sviluppare formulazioni reali.
Anche con queste precauzioni, i risultati forniscono una base per esplorare le nanoparticelle di ossido di zinco sintetizzate in verde come parte di un kit di strumenti più ampio contro le infezioni microbiche, in particolare in un’era di crescente resistenza antimicrobica e crescente domanda di tecnologie sostenibili.
