Controllare i batteri con la luce
Sviluppare una tecnica innovativa per controllare specifiche funzioni batteriche mediante materiali fotosensibili: è questo l’obiettivo del progetto di ricerca EOS (Engineering Of bacteria to See light), che punta a mettere i batteri in condizione di percepire la luce e di trasformare l’energia luminosa in segnali elettrici a livello della membrana batterica, senza necessità di modifiche genetiche.
Si tratta di un metodo che si propone di rispondere a una sfida globale sempre più pressante: contrastare la resistenza dei batteri agli antibiotici.
Cellule batteriche al microscopio a fluorescenza
Il lavoro di ricerca di EOS potrebbe tradursi in piattaforme antimicrobiche di nuova generazione, in cui la luce diventa uno strumento preciso per sconfiggere i patogeni resistenti, e in “robot batterici” biocompatibili e foto-guidati per il rilascio mirato di farmaci, anche in parti dell’organismo difficilmente raggiungibili come il tratto gastrointestinale.
Il team di ricerca di EOS utilizza molecole foto trasduttrici, in grado di legarsi stabilmente alla superficie dei batteri e che, una volta illuminate, modificano il potenziale elettrico di membrana.
Questo legame fra interazione luminosa e risposta elettrica controlla funzioni biologiche fondamentali: la motilità, la formazione del biofilm e la sensibilità agli antibiotici. Modificando on-demand il potenziale di membrana dei batteri, possiamo influenzare l’assorbimento di antibiotici e ripristinarne o aumentarne l’efficacia contro ceppi resistenti.
Giuseppe Maria Paternò, Dipartimento di Fisica, coordinatore scientifico del progetto EOS
I primi risultati sono stati pubblicati sulla rivista “The European Physical Journal Plus” del gruppo Springer Nature, e indicano chiaramente come l’optomodulazione, cioè la modulazione di segnali elettrici tramite la luce, influisca direttamente sull’assorbimento degli antibiotici.
Il progetto EOS è stato finanziato dal programma Horizon Europe con un ERC Starting Grant di 1,5 milioni di euro.
L’articolo su “The European Physical Journal Plus”
Bertolotti, P., Gallinardi, F., Ghidoli, M. et al.
Photocontrol of bacterial membrane potential regulates antibiotic persistence in B. subtilis.
Eur. Phys. J. Plus 140, 336 (2025).