Los antimicrobianos se utilizan para matar o retrasar el crecimiento de bacterias, virus y otros microorganismos. Pueden ser en forma de antibióticos, utilizado para tratar infecciones corporales, o como aditivo o recubrimiento en productos comerciales utilizados para mantener a raya a los gérmenes. Estas herramientas que salvan vidas son esenciales para prevenir y tratar infecciones en humanos, animales y plantas, pero también representan una amenaza global para la salud pública cuando los microorganismos desarrollan resistencia a ellos, un concepto conocido como resistencia a los antimicrobianos.

Uno de los principales impulsores de la resistencia a los antimicrobianos es el uso indebido y excesivo de agentes antimicrobianos, que incluye nanopartículas de plata, un material avanzado con propiedades antimicrobianas bien documentadas. Se utiliza cada vez más en productos comerciales que cuentan con un rendimiento mejorado en la eliminación de gérmenes; se ha tejido en textiles, recubierto sobre cepillos de dientes, e incluso mezclado con cosméticos como conservante.

El Grupo Gilbertson de la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh utilizó cepas de laboratorio de E. coli para comprender mejor la resistencia bacteriana a las nanopartículas de plata e intentar adelantarse al posible uso indebido de este material. El equipo publicó recientemente sus resultados en Nanotecnología de la naturaleza.

"La resistencia bacteriana a las nanopartículas de plata está poco estudiada, entonces nuestro grupo analizó los mecanismos detrás de este evento, "dijo Lisa Stabryla, autor principal del artículo y un reciente doctorado en materia civil y medioambiental. graduado en Pitt. "Esta es una innovación prometedora para agregar a nuestro arsenal de antimicrobianos, pero necesitamos estudiarlo conscientemente y quizás regular su uso para evitar una disminución de la eficacia como hemos visto con algunos antibióticos comunes ".

Stabryla expuesta E. coli a 20 días consecutivos de nanopartículas de plata y seguimiento del crecimiento bacteriano a lo largo del tiempo. Las nanopartículas son aproximadamente 50 veces más pequeñas que una bacteria.

"Al principio, las bacterias solo pueden sobrevivir a bajas concentraciones de nanopartículas de plata, pero a medida que continuaba el experimento, descubrimos que podían sobrevivir a dosis más altas, "Stabryla señaló." Curiosamente, descubrimos que las bacterias desarrollaron resistencia a las nanopartículas de plata, pero no solo a los iones de plata liberados ".

El grupo secuenció el genoma del E. coli que había sido expuesta a nanopartículas de plata y encontró una mutación en un gen que corresponde a una bomba de eflujo que empuja los iones de metales pesados ​​fuera de la célula.

"Es posible que alguna forma de plata ingrese a la celda, y cuando llegue la célula muta para bombearla rápidamente, "Ella agregó." Se necesita más trabajo para determinar si los investigadores quizás puedan superar este mecanismo de resistencia a través del diseño de partículas ".

Luego, el grupo estudió dos tipos diferentes de E. coli :una cepa hipermóvil que nada a través de su entorno más rápidamente que las bacterias normalmente móviles y una cepa inmóvil que no tiene medios físicos para moverse. Descubrieron que solo la cepa hipermóvil desarrollaba resistencia.

"Este hallazgo podría sugerir que las nanopartículas de plata pueden ser una buena opción para atacar ciertos tipos de bacterias, particularmente cepas inmóviles, "Dijo Stabryla.

En el final, las bacterias todavía encontrarán una manera de evolucionar y evadir los antimicrobianos. La esperanza es que la comprensión de los mecanismos que conducen a esta evolución y un uso consciente de los nuevos antimicrobianos disminuyan el impacto de la resistencia a los antimicrobianos.

"Somos los primeros en observar los efectos de la motilidad bacteriana sobre la capacidad de desarrollar resistencia a las nanopartículas de plata, "dijo Leanne Gilbertson, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental en Pitt. "La diferencia observada es realmente interesante y merece una mayor investigación para comprenderla y cómo vincular la respuesta genética, la regulación de la bomba de eflujo, a la capacidad de las bacterias para moverse en el sistema".

"Los resultados son prometedores para poder ajustar las propiedades de las partículas para una respuesta deseada, como alta eficacia evitando la resistencia ".