GLI SCIENZIATI SVILUPPANO LA FORMULAZIONE DI POLIMERI PER LA STAMPA 3D PER COMBATTERE I FUNGHI DANNOSI
Gli scienziati dell’Università di Nottingham hanno sviluppato un nuovo modo per controllare i funghi nocivi, senza la necessità di utilizzare bioattivi chimici come fungicidi o antimicotici, che possono essere applicati tramite la stampa 3D.
In un articolo pubblicato su Science Advances, gli esperti dell’Università dimostrano come hanno sviluppato una soluzione innovativa per combattere i funghi, bloccando passivamente l’attaccamento fungino alle superfici usando un rivestimento di polimeri (met) di acrilato e annullando così la necessità di utilizzare potenzialmente dannosi antimicotici o altri prodotti chimici bioattivi.
La soluzione polimerica può essere somministrata come spray per le colture per prevenire le infezioni fungine o come formulazione di materiale per la stampa 3D a getto di inchiostro. Questo può quindi essere utilizzato per la stampa 3D di dispositivi medici per prevenire la formazione di funghi sulle loro superfici.
Nel documento, i ricercatori spiegano che i funghi possono causare diversi, gravi problemi sociali ed economici nel Regno Unito e nel mondo. “Le infezioni fungine nell’uomo sono associate ad alti tassi di mortalità (~ 50% nei pazienti ospedalizzati), uccidendo più di 1,5 milioni di persone ogni anno”, come affermato nella ricerca.
Oltre a provocare malattie mortali nell’uomo, i funghi devastano le colture alimentari e rovinano prodotti e materiali preziosi. Pertanto, la creazione di misure preventive ha portato a un’industria antifungini / fungicidi per un valore di circa $ 30 miliardi a livello globale. Tuttavia, ci sono norme rigorose sull’uso di fungicidi e antifungini e c’è anche una crescente resistenza dei funghi a questi agenti.
“I farmaci antifungini e i fungicidi forniscono la nostra prima linea di difesa contro i funghi. Tuttavia, l’efficacia dell’attuale arsenale di agenti approvati viene erosa dalla resistenza ai farmaci. I problemi di resistenza, inasprimento delle normative antifungine / fungicidi e preoccupazioni crescenti per problemi di salute umana e ambientale derivanti da un uso eccessivo di sostanze chimiche si sono combinati per sottolineare la necessità di strategie alternative e sostenibili per il controllo dei funghi “, spiegano gli autori dell’articolo.
In risposta, il team di ricerca della Nottingham University, con sede nelle scuole di scienze della vita, farmacia e ingegneria, ha sviluppato una nuova soluzione per combattere i funghi, come dettagliato nello studio. Il metodo prevede il blocco passivo (ovvero nessun effetto di uccisione) dell’attacco fungino alle superfici mediante un rivestimento di polimeri (met) di acrilato e quindi la necessità di utilizzare anti-funghi potenzialmente dannosi o altri prodotti chimici bioattivi.
Con l’assistenza di ricerche precedenti, il team è stato in grado di identificare diverse combinazioni di fungicidi che hanno funzionato contro i funghi e ha anche prodotto una nuova comprensione dell’azione conservativa contro i funghi da deterioramento.
Sebbene questi progressi significassero un minor uso di alcuni fungicidi e sostanze chimiche, le crescenti normative sull’uso impediscono l’adozione di tecnologie che fanno ancora affidamento su agenti bioattivi, mentre la diffusione della resistenza aggrava il problema. Di conseguenza, le potenziali tecnologie prive di bioattivi per combattere i funghi sono estremamente interessanti per l’industria.
La soluzione del team di Nottingham dimostra una strategia alternativa di controllo dei funghi, che non ha “l’effetto di uccisione” dei fungicidi. Hanno identificato i polimeri che resistono all’attacco di diversi tipi di funghi, compresi i patogeni.
Il gruppo di ricercatori ha quindi selezionato centinaia di polimeri (met) di acrilato ad alto rendimento, individuandone diversi che riducono l’attaccamento dell’agente patogeno umano Candida albicans, l’agente patogeno del raccolto Botrytis cinerea e altre forme di funghi. I polimeri contenevano alcune caratteristiche chimiche associate a un debole attaccamento fungino. I materiali non erano inoltre tossici, a supporto della loro utilità passiva.
Successivamente, il team ha sviluppato una formulazione con i materiali polimerici per la stampa 3D basata su getto d’inchiostro, che può quindi essere utilizzata per fabbricare dispositivi medici specifici per l’uomo. Questo può essere utile per prevenire l’accumulo di Candida albicans, un lievito patogeno che si trova nel tratto gastrointestinale e nella bocca del 40-60 percento degli adulti sani. I patogeni umani, come la Candida albicans, hanno il potenziale di formare biofilm – una comunità di microbi – su dispositivi biomedici usati nell’uomo.
Pertanto, i pazienti sono costretti a sostituire dispositivi come la protesi fonatoria, una valvola unidirezionale posizionata tra esofago e trachea per aiutare a ripristinare il linguaggio dopo l’intervento chirurgico, su base regolare. Tuttavia, le iterazioni stampate in 3D di detti dispositivi medici, realizzate con la miscela di polimeri sviluppata dal team di ricerca, possono potenzialmente prevenire l’accumulo di funghi sulle attrezzature mediche ospedaliere e dei pazienti.
Infatti, i ricercatori hanno scoperto che i componenti della protesi fonatoria stampati in 3D con la loro miscela polimerica hanno mostrato una riduzione fino al 100 percento del biofilm di Candida albicans rispetto ai materiali commerciali. Inoltre, le superfici delle foglie rivestite con spray hanno resistito alle infezioni fungine, senza tossicità per le piante.
Il professor Simon Avery, della School of Life Sciences dell’Università e uno dei principali investigatori del documento, ha dichiarato: “Questo è il primo studio ad alto rendimento sui chimici dei polimeri che resistono all’attaccamento fungino. Il nostro impegno fino ad oggi con l’industria ha evidenziato la chiara necessità di un nuovo approccio per il controllo dei funghi e dei principali problemi socioeconomici che essi causano, poiché il valore delle strategie esistenti che utilizzano bioattivi (antifungini, fungicidi) viene eroso dalla crescente resistenza e normative “.
“QUESTA TECNOLOGIA PASSIVA E ANTI-ATTACCAMENTO CHE ABBIAMO SVILUPPATO RISPONDE A QUESTA ESIGENZA. SIAMO STATI IN GRADO DI DIMOSTRARE CHE POLIMERI DIVERSI SONO EFFICACI NEL RESISTERE A DIVERSI FUNGHI CHE HANNO AMPI IMPATTI SOCIO-ECONOMICI “.
Lo studio, ” Scoperta di polimeri (met) di acrilato che resistono alla colonizzazione da parte di funghi associati a patogenesi e biodeterioramento “, è pubblicato su Science Advances . È scritto da Cindy Vallieres, Andrew L. Hook, Yinfeng He, Valentina Cuzzucoli Crucitti, Grazziela Figueredo, Catheryn R. Davies, Laurence Burroughs, David A. Winkler, Ricky D. Wildman, Derek J. Irvine, Morgan R. Alexander, e Simon V. Avery
Molti ricercatori e organizzazioni si sono rivolti allo sviluppo di filamenti e materiali antibatterici per la stampa 3D di dispositivi e impianti medici. Ad esempio, Andaltec , un centro di ricerca spagnolo focalizzato sulla plastica, ha recentemente annunciato che svilupperà una nuova serie di polimeri attivi da utilizzare nella stampa 3D di dispositivi medici. Il progetto, chiamato PoliM3D, vedrà la caratterizzazione di nuovi filamenti antibatterici e analgesici per stampanti 3D FDM . Questi nuovi filamenti verranno utilizzati per produrre impianti personalizzati, protesi e strumenti chirurgici su misura per i singoli pazienti. Inoltre, gli scienziati dell’Università di Sheffield hanno integrato proprietà antibatteriche nelle polveri polimeriche per creareParti stampate in 3D in grado di combattere le malattie infettive .
La NASA sta inoltre testando e finanziando lo sviluppo di materiali antibatterici per la stampa 3D per dispositivi medici sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). I materiali sono stati sviluppati da Copper 3D , un’azienda cilena di materiali di stampa 3D con sede negli Stati Uniti.
