El grafeno une los fármacos que matan las bacterias en los implantes médicos
Un método sencillo abre el camino a futuros fármacos
Las infecciones bacterianas relacionadas con los implantes médicos suponen una enorme carga para la sanidad y causan gran sufrimiento a los pacientes de todo el mundo. Ahora, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia) han desarrollado un nuevo método para prevenir estas infecciones, cubriendo un material a base de grafeno con moléculas bactericidas.
El ácido úsnico (amarillo) está integrado en el revestimiento de grafeno del implante y lo libera. El ácido úsnico mata a las bacterias (verde) e impide que formen biopelículas infecciosas en la superficie.
Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology
"Gracias a nuestra investigación, hemos conseguido unir moléculas antibacterianas insolubles en agua al grafeno, y hacer que las moléculas se liberen de forma controlada y continua del material", dice Santosh Pandit, investigador del Departamento de Biología e Ingeniería Biológica de Chalmers, y primer autor del estudio que se ha publicado recientemente en Scientific Reports.
"Este es un requisito esencial para que el método funcione. La forma en que unimos las moléculas activas al grafeno es también muy sencilla, y podría integrarse fácilmente en los procesos industriales".
Ciertas bacterias pueden formar capas superficiales impenetrables, o "biopelículas", en implantes quirúrgicos, como los dentales y otros ortopédicos, y representan un problema importante para la atención sanitaria a nivel mundial. Las biopelículas son más resistentes que otras bacterias, por lo que las infecciones suelen ser difíciles de tratar, lo que provoca un gran sufrimiento a los pacientes y, en los peores casos, la necesidad de retirar o sustituir los implantes. Además de los efectos en los pacientes, esto supone grandes costes para los proveedores de servicios sanitarios.
El grafeno es adecuado como material de fijación
Hay una gran variedad de fármacos y moléculas insolubles en agua, o hidrofóbicas, que pueden utilizarse por sus propiedades antibacterianas. Pero para poder utilizarlos en el cuerpo, deben estar unidos a un material, cuya fabricación puede resultar difícil y laboriosa.
"El grafeno ofrece aquí un gran potencial de interacción con moléculas hidrofóbicas o fármacos, y cuando creamos nuestro nuevo material, aprovechamos estas propiedades. El proceso de unión de las moléculas antibacterianas tiene lugar con la ayuda de ultrasonidos", explica Santosh Pandit.
En el estudio, el material de grafeno se cubrió con ácido úsnico, que se extrae de los líquenes, por ejemplo del liquen frutal. Investigaciones anteriores han demostrado que el ácido úsnico tiene buenas propiedades bactericidas. Actúa impidiendo que las bacterias formen ácidos nucleicos, especialmente inhibiendo la síntesis de ARN, y bloqueando así la producción de proteínas en la célula.
Un método sencillo abre el camino a futuros fármacos
Se probó la resistencia del ácido úsnico a las bacterias patógenas Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis, dos culpables habituales de la formación de biopelículas en implantes médicos. El nuevo material de los investigadores mostró una serie de propiedades prometedoras. Además de los resultados satisfactorios en la integración del ácido úsnico en la superficie del material de grafeno, también observaron que las moléculas de ácido úsnico se liberaban de forma controlada y continua, evitando así la formación de biopelículas en la superficie.
"Y lo que es más importante, nuestros resultados demuestran que el método para unir las moléculas hidrofóbicas al grafeno es sencillo. Esto allana el camino para una protección antibacteriana más eficaz de los productos biomédicos en el futuro. Ahora estamos planeando ensayos en los que exploraremos la unión de otras moléculas hidrofóbicas y fármacos con un potencial aún mayor para tratar o prevenir diversas infecciones clínicas", afirma Santosh Pandit.
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