Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto que un polímero elástico posee propiedades antimicrobianas de amplio espectro, lo que le permite matar una variedad de virus y bacterias resistentes a los medicamentos en solo minutos, incluido el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA).

"Estábamos explorando un enfoque diferente para crear materiales antimicrobianos cuando observamos un comportamiento interesante de este polímero y decidimos explorar su potencial con mayor profundidad". "dice Rich Spontak, coautor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor distinguido de ingeniería química y biomolecular en NC State. "Y lo que encontramos es extremadamente prometedor como un arma alternativa a los enfoques existentes relacionados con los materiales en la lucha contra los patógenos resistentes a los medicamentos. Esto podría ser particularmente útil en entornos clínicos, como hospitales o consultorios médicos, así como en instalaciones para personas mayores. , donde la transmisión de patógenos puede tener consecuencias nefastas ".

Las propiedades antimicrobianas del polímero se derivan de su arquitectura molecular única, que atrae agua a una secuencia de unidades repetidas que están químicamente modificadas (o funcionalizadas) con grupos de ácido sulfónico.

"Cuando los microbios entran en contacto con el polímero, El agua en la superficie de los microbios interactúa con los grupos funcionales de ácido sulfónico en el polímero, creando una solución ácida que mata rápidamente a las bacterias. "dice Reza Ghiladi, profesor asociado de química en NC State y coautor correspondiente del artículo. "Estas soluciones ácidas pueden hacerse más o menos poderosas controlando el número de grupos funcionales de ácido sulfónico en el polímero".

Los investigadores probaron el polímero contra seis tipos de bacterias, incluyendo tres cepas resistentes a los antibióticos:MRSA, Enterococcus faecium resistente a la vancomicina, y Acinetobacter baumannii resistente a carbapenémicos. Cuando el 40% o más de las unidades de polímero relevantes contienen grupos de ácido sulfónico, el polímero mató al 99,9999% de cada cepa de bacterias en cinco minutos.

Los investigadores también probaron el polímero contra tres virus:un virus análogo para la rabia, una cepa de influenza y una cepa de adenovirus humano.

"El polímero pudo destruir completamente la influenza y el análogo de la rabia en cinco minutos, "dice Frank Scholle, profesor asociado de ciencias biológicas en NC State y coautor del artículo. "Si bien el polímero con concentraciones más bajas de los grupos de ácido sulfónico no tuvo ningún efecto práctico contra el adenovirus humano, podría destruir el 99,997% de ese virus a niveles más altos de ácido sulfónico ".

Una preocupación de los investigadores fue que el efecto antimicrobiano del polímero podría empeorar progresivamente con el tiempo, como los grupos de ácido sulfónico se neutralizaron cuando interactuaron con iones cargados positivamente (cationes) en el agua. Sin embargo, descubrieron que el polímero podía "recargarse" por completo exponiéndolo a una solución ácida.

"En entornos de laboratorio, podría hacer esto sumergiendo el polímero en un ácido fuerte, ", Dice Ghiladi." Pero en otros entornos, como una habitación de hospital, simplemente se puede rociar la superficie del polímero con vinagre ".

Este proceso de "recarga" funciona porque cada vez que uno de los grupos de ácido sulfónico cargados negativamente se combina con un catión en el agua, lo que puede suceder cuando el polímero entra en contacto con microbios, el grupo de ácido sulfónico se vuelve eléctricamente neutro. Eso hace que el grupo ácido sea ineficaz contra los microbios. Pero cuando el polímero neutralizado se somete a ácido, esos grupos funcionales pueden intercambiar cationes unidos con protones del ácido, haciendo que los grupos de ácido sulfónico se activen nuevamente y estén listos para matar patógenos microbianos.

"El trabajo que hemos realizado aquí destaca un nuevo enfoque prometedor para la creación de superficies antimicrobianas para su uso en la lucha contra los patógenos resistentes a los medicamentos, y las infecciones adquiridas en el hospital en particular, "Dice Ghiladi.

"Los polímeros de bloques funcionales como este son muy versátiles:se pueden utilizar como medios de tratamiento de agua, actuadores suaves, células solares y membranas de separación de gases, y son benignas para el medio ambiente, ya que pueden reciclarse y reutilizarse fácilmente. Spontak agrega. “Estas características las hacen particularmente atractivas para un uso generalizado.

"Y este trabajo se centró en una sola serie de polímeros fabricada por Kraton Polymers, Spontak dice:"Estamos muy ansiosos por ver cómo podemos modificar aún más este y otros polímeros para retener propiedades antimicrobianas tan efectivas y de acción rápida mientras mejoramos otros atributos que serían atractivos para otras aplicaciones".

El papel, "Polímeros multibloque cargados inherentemente autoesterilizantes que matan a los microbios resistentes a los medicamentos en minutos, "aparece en el diario Materiales Horizontes .