Notícia com publicação científica
Cientistas usam a luz para controlar absorção de antibióticos em bactérias
No futuro, nova estratégia tecnológica pode ajudar no combate à resistência aos antibióticos e na liberação direcionada de fármacos por robôs bacterianos

Divulgação, Politécnico de Milão

Células bacterianas em microscópio de fluorescência

7 de junho de 2025, 14:30

Fonte

Politécnico de Milão

Publicação Original

Politécnico de Milão

Áreas

Bacteriologia, Bioengenharia, Biofísica, Biologia, Bioquímica, Biotecnologia, Engenharia Biológica, Farmacologia, Fotônica, Imunologia, Microbiologia, Toxicologia

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Resumo

Pesquisadores envolvidos em um novo projeto de pesquisa iniciado na Itália, com financiamento do programa Horizonte Europa, acabam de publicar um estudo inicial de prova de conceito com os primeiros resultados sobre a optomodulação para controle da sensibilidade a antibióticos em bactérias.

Usando moléculas fototransdutoras que se ligam à superfície das bactérias, os pesquisadores testaram diferentes estratégias para alterarar o potencial de membrana de bactérias Bacillus subtilis e assim modificar a eficácia da ação de dois antibióticos de amplo espectro: a canamicina e ampicilina.

Além de manipular a atividade de antibióticos cuja captação intracelular é crítica para sua função, a nova estratégia também pode ajudar na criação de robôs bacterianos biocompatíveis fotoguiados para a liberação direcionada de medicamentos.

Foco do Estudo

Mostrar o potencial de intervenções não genéticas baseadas em luz para modular a suscetibilidade bacteriana em tempo real.

Estudo

Desenvolver uma técnica inovadora para controlar funções bacterianas específicas usando materiais fotossensíveis: este é o objetivo do projeto de pesquisa EOS (Engineering Of bacteria to See light), que envolve pesquisadores do Politécnico de Milão, da Universidade de Milão-Bicocca e do Instituto Italiano de Tecnologia (IIT), na Itália.

Os pesquisadores pretendem que as bactérias percebam a luz e transformem a energia luminosa em sinais elétricos no nível da membrana bacteriana, sem a necessidade de modificações genéticas.

Este é um método que visa responder a um desafio global cada vez mais urgente: combater a resistência bacteriana aos antibióticos.

O trabalho de pesquisa da EOS pode levar a plataformas antimicrobianas de última geração, onde a luz se torna uma ferramenta precisa para derrotar patógenos resistentes, e a ‘robôs bacterianos’ biocompatíveis e fotoguiados para a liberação direcionada de medicamentos, mesmo em partes do corpo de difícil acesso, como o trato gastrointestinal.

A equipe de pesquisa do projeto EOS usou moléculas fototransdutoras, que são capazes de se ligar de forma estável à superfície das bactérias e que, uma vez iluminadas, modificam seu potencial elétrico de membrana.

O projeto EOS é financiado pelo programa Horizonte Europa com uma subvenção inicial de € 1,5 milhão (cerca de R$ 9,5 milhões).

Essa ligação entre a interação da luz e a resposta elétrica controla funções biológicas fundamentais [nas bactérias]: motilidade, formação de biofilme e sensibilidade a antibióticos. Ao modificar o potencial de membrana das bactérias sob demanda, podemos influenciar a absorção de antibióticos e restaurar ou aumentar sua eficácia contra cepas resistentes

Dr. Giuseppe Maria Paternò, professor do Departamento de Física do Politécnico de Milão e coordenador científico do projeto EOS

Resultados

Os primeiros resultados da pesquisa foram publicados na revista científica The European Physical Journal Plus e indicam claramente como a optomodulação – a modulação de sinais elétricos através da luz – influencia diretamente a absorção de antibióticos.

No estudo inicial de prova de conceito, os pesquisadores usaram uma nova estratégia de sensibilidade à luz para modular a persistência bacteriana de antibióticos usando um fotointerruptor de azobenzeno (Ziapin2) que já demonstrou alterar o potencial de membrana bacteriana.

Os pesquisadores usaram dois antibióticos de amplo espectro com modos de ação distintos – a canamicina e ampicilina – para investigar o papel do potencial de membrana na eficácia dos antibióticos.

Os resultados mostraram que, quando a bactéria gram-positiva Bacillus subtilis foi exposta à canamicina e ao Ziapin2, a fotoativação (470 nm) impactou significativamente a viabilidade bacteriana: sob iluminação, os efeitos anteriormente letais da canamicina foram significativamente reduzidos, sugerindo que alterações no potencial de membrana levam à captação alterada de antibióticos ou ao acúmulo intracelular.

Ao contrário, amostras tratadas com ampicilina permanecem praticamente inalteradas pela modulação da membrana induzida pela luz, o que é consistente com sua ação no envelope celular externo.

Em conjunto, esses resultados indicam que a manipulação do potencial de membrana pode influenciar seletivamente a atividade de antibióticos cuja captação intracelular é crítica para sua função.

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Autores/Pesquisadores Citados

Dr. Giuseppe Maria Paternò

Professor do Departamento de Física do Politécnico de Milão e coordenador científico do projeto EOS

Publicação

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a revista científica The European Physical Journal Plus (em inglês).

Mais Informações

Acesse a notícia original completa na página do Politécnico de Milão (em italiano).

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