Combatir las bacterias nocivas con nanopartículas
Nuevas armas contra la resistencia a los antibióticos
Los patógenos multirresistentes son un problema grave y creciente en la medicina actual. Cuando los antibióticos son ineficaces, estas bacterias pueden causar infecciones potencialmente mortales. Investigadores del Empa y de la ETH de Zúrich están desarrollando nanopartículas que pueden utilizarse para detectar y eliminar los patógenos multirresistentes que se esconden dentro de las células de nuestro cuerpo. El equipo publica el estudio en el número actual de la revista Nanoscale.
Contacto mortal: Investigadores del Empa y la ETH han desarrollado nanopartículas (en rojo) que pueden matar bacterias resistentes (en amarillo).
Empa
En la carrera armamentística "la humanidad contra las bacterias", éstas nos llevan la delantera. Nuestras antiguas armas milagrosas, los antibióticos, fracasan cada vez con más frecuencia cuando los gérmenes utilizan maniobras complicadas para protegerse de los efectos de estos fármacos. Algunas especies se refugian incluso en el interior de las células humanas, donde permanecen "invisibles" para el sistema inmunitario. Entre estos patógenos especialmente temidos se encuentran los estafilococos multirresistentes (SARM), que pueden causar enfermedades potencialmente mortales como la sepsis o la neumonía.
Para rastrear los gérmenes en sus escondrijos y eliminarlos, un equipo de investigadores del Empa y la ETH de Zúrich está desarrollando ahora nanopartículas que utilizan un modo de acción completamente distinto al de los antibióticos convencionales: Mientras que los antibióticos tienen dificultades para penetrar en las células humanas, estas nanopartículas, debido a su pequeño tamaño y estructura, pueden penetrar en la membrana de las células afectadas. Una vez allí, pueden combatir la bacteria.
Biovidrio y metal
El equipo de Inge Herrmann y Tino Matter ha utilizado óxido de cerio, un material con propiedades antibacterianas y antiinflamatorias en su forma de nanopartícula. Los investigadores combinaron las nanopartículas con un material cerámico bioactivo conocido como biovidrio. El biovidrio es interesante en el campo de la medicina porque tiene propiedades regenerativas versátiles y se utiliza, por ejemplo, para la reconstrucción de huesos y tejidos blandos.
A continuación, sintetizaron híbridos de nanopartículas de óxido de cerio y biovidrio fabricados a fuego. Las partículas ya se han utilizado con éxito como adhesivos para heridas, por lo que pueden aprovecharse simultáneamente varias propiedades interesantes: Gracias a las nanopartículas, se puede detener la hemorragia, amortiguar la inflamación y acelerar la cicatrización de las heridas. Además, las novedosas partículas muestran una importante eficacia contra las bacterias, mientras que el tratamiento es bien tolerado por las células humanas. Recientemente, la nueva tecnología ha sido patentada con éxito.
Gérmenes difíciles
Entre las bacterias, hay algunos patógenos especialmente enrevesados que penetran en las células y, por tanto, son invisibles para el sistema inmunitario. Así sobreviven a los momentos en que las defensas del organismo están en alerta. Este fenómeno también se conoce para los estafilococos. Pueden introducirse en las células de la piel, el tejido conjuntivo, los huesos e incluso el sistema inmunitario. El mecanismo de esta persistencia aún no se conoce del todo.
Los estafilococos son, en su mayoría, gérmenes inofensivos que pueden encontrarse en la piel y las mucosas. Sin embargo, en determinadas condiciones, las bacterias inundan el organismo y causan una inflamación grave, o incluso provocan un shock tóxico y una sepsis. Esto hace que los estafilococos sean la principal causa de muerte por infecciones con un solo tipo de patógeno.
El creciente número de infecciones estafilocócicas que ya no responden al tratamiento con antibióticos es especialmente precario. Los SARM, gérmenes multirresistentes, son especialmente temidos en los hospitales donde, como patógenos nosocomiales, causan infecciones de heridas poco tratables o colonizan catéteres y otros equipos médicos. En total, en Suiza se producen cada año unas 75.000 infecciones hospitalarias, de las cuales 12.000 son mortales.
Destrucción de gérmenes
Los investigadores pudieron mostrar las interacciones entre las nanopartículas híbridas, las células humanas y los gérmenes mediante microscopía electrónica, entre otros métodos. Si las células infectadas eran tratadas con las nanopartículas, las bacterias del interior de las células comenzaban a disolverse. Sin embargo, si los investigadores bloqueaban específicamente la captación de las partículas híbridas, el efecto antibacteriano desaparecía.
El modo de acción exacto de las partículas aún no se conoce del todo. Se ha demostrado que otros metales también tienen efectos antimicrobianos. Sin embargo, el cerio es menos tóxico para las células humanas que, por ejemplo, la plata. Los científicos suponen actualmente que las nanopartículas afectan a la membrana celular de las bacterias, creando especies reactivas de oxígeno que conducen a la destrucción de los gérmenes. Como la membrana de las células humanas es estructuralmente diferente, nuestras células no se ven afectadas por este proceso.
Los investigadores creen que es menos probable que se desarrolle una resistencia contra un mecanismo de este tipo. "Es más, las partículas de cerio se regeneran con el tiempo, de modo que el efecto oxidativo de las nanopartículas sobre las bacterias puede volver a empezar", afirma el investigador del Empa Tino Matter. De este modo, las partículas de cerio podrían tener un efecto duradero.
A continuación, los investigadores quieren analizar con más detalle las interacciones de las partículas en el proceso de infección para optimizar aún más la estructura y la composición de las nanopartículas. El objetivo es desarrollar un agente antibacteriano sencillo y robusto que sea eficaz dentro de las células infectadas.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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