Las bacterias resistentes a los antibióticos que colonizan las superficies y los equipos médicos están provocando un alarmante aumento anual en el número de pacientes que se infectan en hospitales y clínicas. Un equipo de KAUST está trabajando para reducir estos números con un polímero inteligente que cambia de color y activa enzimas antimicrobianas naturales cuando se detecta contaminación bacteriana.

La exposición constante a las bacterias salivales hace que las herramientas dentales, como placas de imágenes de rayos X reutilizables, Ambientes ideales para biopelículas virulentas. Una solución a este problema es recubrir los dispositivos con polímeros incrustados con cristales a nanoescala que liberan lentamente iones de plata. un agente biocida de amplio espectro. Sin embargo, desafíos con la lixiviación de nanopartículas, han frustrado el avance de esta tecnología.

Profesora asociada Niveen Khashab, su Ph.D. El estudiante Shahad Alsaiari y sus colegas del Centro de Membranas Avanzadas y Materiales Porosos de la Universidad se dieron cuenta de que cambiar a nanopartículas de oro podría brindar capacidades de detección de recubrimientos antimicrobianos; estos diminutos cristales tienen propiedades ópticas sensibles que pueden ajustarse para detectar interacciones biomoleculares específicas. Pero incorporarlos de forma segura a los polímeros requería nuevos tipos de nanorrellenos.

"Los nanorrellenos son pequeños agentes químicos distribuidos en la matriz de un compuesto polimérico, "explicó Khashab." Son dopantes, por lo que mejoran el material normal e introducen nuevas propiedades; en nuestro caso, haciendo que el recubrimiento sea antibacteriano ".

El enfoque del equipo utiliza nanoclusters de oro tratados con enzimas lisozimas que tienen defensas innatas contra patógenos. como Escherichia coli, comúnmente conocido como E. coli. Unieron estos coloides a la superficie de un poco más grande, nanopartículas de sílice porosa rellenas de moléculas de antibióticos.

Normalmente, este complejo de oro-sílice emite resplandeciente, luz fluorescente roja. Pero cuando las unidades de lisozima se encuentran con bacterias, una fuerte atracción por las paredes celulares arranca los nanoclusters de oro de sus socios de sílice, una acción que simultáneamente apaga la fluorescencia y libera la carga de antibióticos.

Los experimentos de mezcla revelaron que los nanorrellenos a base de oro se integraron completamente en compuestos poliméricos y exhibieron una lixiviación mínima durante los ensayos con E. coli. Khashab atribuye estas interacciones favorables del polímero a los bordes afilados expuestos de los racimos de oro en las esferas de sílice.

Los investigadores probaron su concepto comparando placas dentales de rayos X con y sin el recubrimiento de polímero inteligente. Ambas muestras produjeron las mismas imágenes de alta resolución de los dientes y la estructura ósea. Sin embargo, solo la placa recubierta permitió una rápida evaluación visual de la contaminación bacteriana, simplemente iluminando el dispositivo con una lámpara UV y buscando el cambio de color. La liberación exitosa del agente antibacteriano también disminuyó drásticamente la acumulación de biopelícula.

"El proceso de recubrimiento es fácil, ", señaló Khashab." Estamos buscando mejorar esta tecnología para incluir otros dispositivos médicos de diferentes tamaños y formas ".