Es posible que pronto haya una nueva arma en nuestra batalla centenaria contra los gérmenes:el primer recubrimiento duradero que puede matar rápidamente las bacterias y los virus y seguir matándolos durante meses.

Desarrollado por un equipo de ingenieros e inmunólogos de la Universidad de Michigan, resultó mortal para el SARS-CoV-2 (el virus que causa el COVID-19), E. coli, MRSA y una variedad de otros patógenos. Mató el 99,9 % de los microbios incluso después de meses de limpieza, abrasión y otros castigos repetidos en superficies del mundo real como teclados, pantallas de teléfonos celulares y tablas de cortar untadas con pollo.

El revestimiento podría cambiar las reglas del juego en espacios públicos tradicionalmente cargados de gérmenes, como aeropuertos y hospitales, según Anish Tuteja, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la U-M y coautor del artículo publicado en Matter .

"Nunca hemos tenido una buena manera de mantener limpias las superficies que se tocan constantemente, como las pantallas táctiles de los aeropuertos", dijo. "Los limpiadores desinfectantes pueden matar los gérmenes en solo uno o dos minutos, pero se disipan rápidamente y dejan las superficies vulnerables a la reinfección. Tenemos superficies antibacterianas de larga duración a base de metales como el cobre y el zinc, pero tardan horas en matar las bacterias. Este recubrimiento ofrece lo mejor de ambos mundos".

El revestimiento, que es transparente y se puede cepillar o rociar, obtiene su durabilidad y su poder para matar gérmenes al combinar ingredientes probados y verdaderos de una manera nueva. Utiliza moléculas antimicrobianas derivadas del aceite de árbol de té y el aceite de canela, ambos utilizados durante siglos como asesinos de gérmenes seguros y efectivos que funcionan en menos de dos minutos. La durabilidad del revestimiento proviene del poliuretano, un sellador resistente similar al barniz que se usa comúnmente en superficies como pisos y muebles.

"Los antimicrobianos que probamos están clasificados como 'generalmente considerados seguros' por la FDA, y algunos incluso han sido aprobados como aditivos alimentarios", dijo Tuteja. "El poliuretano es un revestimiento seguro y de uso muy común. Pero hicimos pruebas de toxicidad solo para estar seguros y descubrimos que nuestra combinación particular de ingredientes es incluso más segura que muchos de los antimicrobianos actuales".

Los resultados de las pruebas de durabilidad del estudio sugieren que el revestimiento podría seguir matando gérmenes durante seis meses o más antes de que su aceite comience a evaporarse y reduzca su poder desinfectante. Pero incluso entonces, Tuteja dice que se puede recargar limpiándolo con aceite nuevo; el aceite nuevo es reabsorbido por la superficie, reiniciando el ciclo.

Tuteja estima que la tecnología podría estar comercialmente disponible dentro de un año; se ha otorgado la licencia a Hygratek, una empresa derivada que Tuteja fundó con la asistencia de U-M Innovation Partnerships.

El desafío clave era combinar el aceite y el poliuretano de una manera que permitiera que las moléculas de aceite hicieran su trabajo de matar gérmenes y evitar que se evaporaran rápidamente. El equipo de investigación, que incluye a la profesora asociada de ciencia e ingeniería de materiales e ingeniería biomédica Geeta Mehta, una co-autor correspondiente; y ciencia e ingeniería de materiales Ph.D. los estudiantes Abhishek Dhyani y Taylor Repetto, co-primeros autores, encontraron una posible solución en el entrecruzamiento, un proceso bien conocido que usa calor para unir materiales a nivel molecular. Las moléculas de aceite más pequeñas se combinaron fácilmente con las moléculas de polímero reticulado, formando una matriz estable.

Pero para matar los gérmenes, las moléculas de aceite necesitan penetrar sus paredes celulares, lo que no pueden hacer si están fuertemente atadas a la matriz. Eventualmente, encontraron un término medio entrecruzando parcialmente los materiales, lo suficiente para mantener algunas de las moléculas de aceite libres para hacer su trabajo, pero manteniendo otras unidas firmemente al poliuretano.

"Hubo algo de prueba y error, pero finalmente descubrimos que la reticulación de solo una parte del aceite hizo lo que necesitábamos", dijo Tuteja. "El aceite libre tiende a permanecer con el aceite que está entrecruzado en la matriz, lo que ayuda a que el recubrimiento dure más".

Una vez que se estableció la receta básica, los investigadores se propusieron encontrar una combinación de ingredientes activos que mataría una amplia variedad de los gérmenes que más preocupan a los humanos. Para identificar una muestra representativa de microbios, trabajaron con los coautores correspondientes Christiane E. Wobus, profesora asociada de microbiología e inmunología, y J. Scott VanEpps, profesor asociado de medicina de emergencia, ambos en la Facultad de Medicina de la UM. Finalmente, encontraron un equilibrio preciso de moléculas antimicrobianas que eran efectivas, seguras y económicas.

Tuteja enfatiza que no están encerrados en una fórmula específica; la comprensión del equipo de las propiedades de los ingredientes individuales les permite modificar la fórmula para aplicaciones específicas o reequilibrar los agentes antimicrobianos para matar gérmenes específicos.

"Nuestro objetivo nunca es solo desarrollar un recubrimiento único, sino desarrollar una biblioteca de propiedades de materiales subyacentes para aprovechar", dijo Tuteja. "Si podemos entender esas propiedades, entonces podemos desarrollar recubrimientos para satisfacer las necesidades de aplicaciones específicas".

La Universidad de Michigan ha solicitado una patente basada en esta tecnología. + Explora más

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