Una rete di formazione per spezzare il ciclo dei biofilm
I batteri sono in grado di formare comunità, note come biofilm, su ogni tipo di superficie, tra cui metalli, plastica e materiali naturali. E in effetti, questi microrganismi sono ovunque intorno a noi. «Il ciclo di vita di un biofilm è generalmente composto da quattro fasi principali», spiega Carmen Blanco, coordinatrice del progetto BREAK BIOFILMS e ricercatrice presso l’Università di Oviedo, in Spagna. «Elencandole in ordine, esse sono l’adesione delle cellule batteriche alle superfici, la formazione di colonie, la maturazione dei biofilm e infine la dispersione, che avviene quando i batteri possono colonizzare altre superfici.» Sebbene esistano numerosi biofilm «buoni», utilizzati in settori come il trattamento delle acque reflue o il biorisanamento, molte colonie batteriche risultano nocive per la nostra salute. Ad esempio, i biofilm sono responsabili di circa l’80% delle infezioni umane e possono provocare gravi problemi nel settore agroalimentare. «I biofilm microbici sono la causa principale delle bioincrostazioni nelle superfici sia in ambito clinico che industriale», aggiunge Blanco. «Esse esercitano un enorme impatto sulla salute e sull’economia.»
Affrontare gli effetti dannosi generati dai biofilm
Il progetto BREAK BIOFILMS, finanziato con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha cercato di affrontare gli effetti nocivi potenzialmente causati dai biofilm sulla nostra vita quotidiana. A tal fine, il progetto ha riunito ricercatori specializzati in diversi settori, quali chimica, nanomateriali, microbiologia, biotecnologia e ingegneria chimica, nell’ambito di una rete di formazione chiamata «the Breakers» (letteralmente i «rompitori») che ha visto la partecipazione di sei università, nove aziende, un centro di ricerca e un centro d’impresa e innovazione. L’idea era quella di formare la prossima generazione di ricercatori in contesti multidisciplinari, sviluppare strategie integrate per l’individuazione e la distruzione dei biofilm e lavorare sulla scia di innovazioni chiave con i laboratori partner.
Strategie fondamentali per contrastare i biofilm
La rete di formazione si è fondata su quattro strategie di base relative ai biofilm, ovvero la comprensione della formazione, il rilevamento, la distruzione e l’inibizione di tali microrganismi. «La formazione dei biofilm è una procedura a più fasi molto complessa caratterizzata dallo svolgimento di una serie di processi biologici e fisico-chimici», spiega Blanco. «Abbiamo impiegato tecnologie all’avanguardia al fine di esplorare tali processi a livello di singola cellula e di fornire una base per la comprensione delle fasi iniziali di questa formazione.» Per quanto riguarda l’individuazione dei biofilm, il progetto si è concentrato sulla necessità di aiutare i ricercatori a identificare tecniche in grado di garantire una maggiore rapidità e sensibilità. «Dobbiamo sapere dove si nasconde il “nemico”», osserva Blanco. «Gli approcci attualmente a disposizione per rilevare i biofilm possono essere lenti, a volte richiedendo diversi giorni per essere completati.» Una volta individuati i biofilm, è necessario rimuoverli in maniera efficace. La rete si è impegnata nella ricerca non solo di nuove strategie per la distruzione del biofilm, ma anche di agenti disinfettanti più ecologici e sostenibili. Infine, per quanto concerne l’inibizione dei biofilm, la rete ha esaminato il potenziale dei nano-antimicrobici come nuovo approccio per la prevenzione precoce dell’adesione dei batteri. Potrebbero ad esempio essere sviluppati materiali per l’imballaggio degli alimenti concepiti al fine di fornire un rilascio controllato di ioni metallici biocidi.
Esperienza interdisciplinare per affrontare le esigenze della società
Le esperienze acquisite attraverso la rete consentiranno a una nuova generazione di scienziati di affrontare meglio le sfide sociali legate ai biofilm batterici. Il progetto ha riunito con successo microbiologi, chimici analitici, scienziati dei materiali e ingegneri. «La strada è ora aperta per affrontare problematiche di fondamentale importanza, come la resistenza antimicrobica, imballaggi alimentari più sicuri e le superfici antimicrobiche, giungendo persino al rilevamento e al controllo dei biofilm nello spazio», dichiara Blanco. La traduzione delle nuove idee in soluzioni pratiche sarà essenziale. «Per questo motivo, l’elemento imprenditoriale ha rappresentato una pietra miliare del programma di formazione», aggiunge Blanco, che conclude: «Gli scienziati dotati di capacità di tal tipo dispongono del potenziale per dare forma a un nuovo futuro.»
Parole chiave
BREAK BIOFILMS, biofilm, batteri, agroalimentare, infezioni, microbiologia, nanomateriali