(PhysOrg.com) - Investigadores de IBM y el Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología descubrieron un avance en nanomedicina en el que se demostró que nuevos tipos de polímeros detectan y destruyen físicamente bacterias resistentes a los antibióticos y enfermedades infecciosas como Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, conocido como MRSA.

Descubierto aplicando principios utilizados en la fabricación de semiconductores, estas nanoestructuras son atraídas físicamente por las células infectadas como un imán, permitiéndoles erradicar selectivamente bacterias difíciles de tratar sin destruir las células sanas que las rodean. Estos agentes también evitan que las bacterias desarrollen resistencia a los medicamentos al atravesar la pared y la membrana de las células bacterianas. un modo de ataque fundamentalmente diferente en comparación con los antibióticos tradicionales.

MRSA es solo un tipo de bacteria peligrosa que se encuentra comúnmente en la piel y se contrae fácilmente en lugares como gimnasios. escuelas y hospitales donde la gente está en estrecho contacto. En 2005, MRSA fue responsable de casi 95, 000 infecciones graves, y asociado con casi 19, 000 muertes relacionadas con la estancia hospitalaria en los Estados Unidos.

El desafío con infecciones como MRSA es doble. Primero, La resistencia a los medicamentos se produce porque los microorganismos pueden evolucionar para resistir eficazmente a los antibióticos porque los tratamientos actuales dejan su pared celular y su membrana prácticamente intactas. Adicionalmente, las altas dosis de antibióticos necesarios para matar una infección de este tipo destruyen indiscriminadamente los glóbulos rojos sanos además de los contaminados.

“El número de bacterias en la palma de una mano supera en número a toda la población humana, "Dijo el Dr. James Hedrick, Científico avanzado de materiales orgánicos, IBM Research - Almaden. "Con este descubrimiento, hemos podido aprovechar décadas de desarrollo de materiales tradicionalmente utilizados para tecnologías de semiconductores para crear un mecanismo de administración de fármacos completamente nuevo que podría hacerlos más específicos y efectivos".

Si se fabrica comercialmente, Estas nanoestructuras biodegradables podrían inyectarse directamente en el cuerpo o aplicarse tópicamente sobre la piel. tratar infecciones de la piel a través de productos de consumo como desodorante, jabón, alcohol en gel, toallitas de mesa y conservantes, así como para ayudar a curar heridas, tuberculosis e infecciones pulmonares.

"Utilizando nuestras nuevas nanoestructuras, podemos ofrecer una solución terapéutica viable para el tratamiento de MRSA y otras enfermedades infecciosas. Este emocionante descubrimiento integra eficazmente nuestras capacidades en las ciencias biomédicas y la investigación de materiales para abordar cuestiones clave en la administración de fármacos convencionales. "Dijo el Dr. Yiyan Yang, Lider de grupo, Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología, Singapur.

Cómo funciona

El sistema inmunológico del cuerpo humano está diseñado para protegernos de sustancias nocivas, tanto por dentro como por fuera, pero por una variedad de razones, muchos de los antibióticos convencionales actuales son rechazados por el cuerpo o tienen una tasa de éxito limitada en el tratamiento de bacterias resistentes a los medicamentos. Los agentes antimicrobianos desarrollados por IBM Research y el Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología están diseñados específicamente para atacar un área infectada para permitir una administración sistémica del fármaco.

Una vez que estos polímeros entran en contacto con el agua dentro o sobre el cuerpo, se autoensamblan en una nueva estructura de polímero que está diseñada para atacar las membranas de las bacterias en función de la interacción electrostática y atravesar sus membranas y paredes celulares. La naturaleza física de esta acción evita que las bacterias desarrollen resistencia a estas nanopartículas.

La carga eléctrica que se encuentra naturalmente en las células es importante porque las nuevas estructuras poliméricas son atraídas solo hacia las áreas infectadas mientras preservan los glóbulos rojos sanos que el cuerpo necesita para transportar oxígeno por todo el cuerpo y combatir las bacterias.

A diferencia de la mayoría de los materiales antimicrobianos, estos son biodegradables, lo que potencia su aplicación potencial porque se eliminan naturalmente del cuerpo (en lugar de quedarse atrás y acumularse en los órganos).

Los polímeros antimicrobianos creados por IBM Research y el Instituto de Bioingeniería y Nanotecnología y fueron probados contra muestras clínicas microbianas por el Laboratorio Estatal Clave para el Diagnóstico y Tratamiento de Enfermedades Infecciosas, Primer Hospital Afiliado, Facultad de Medicina y Universidad de Zhejiang en China. El artículo de investigación completo se publicó recientemente en la revista revisada por pares. Química de la naturaleza .

Los investigadores de IBM ya están aplicando principios de la nanotecnología para crear posibles innovaciones médicas como el transistor de ADN y la resonancia magnética tridimensional. Más recientemente, han estado trabajando en una prueba de diagnóstico en el punto de atención de un solo paso basada en un chip de silicio innovador que requiere menos volumen de muestra. puede ser significativamente más rápido, portátil, fácil de usar, y puede realizar pruebas para detectar muchas enfermedades. Apodado "Lab on a Chip, "Los resultados son tan rápidos y precisos que se puede analizar una pequeña muestra de sangre de un paciente inmediatamente después de un ataque cardíaco para permitirle al médico tomar rápidamente un curso de acción para ayudar al paciente a sobrevivir.