Detección TEM de E. coli en cortes ultrafinos y análisis elemental. (A) En el grupo de control, las membranas celulares son distintas y el citoplasma es compacto. No había partículas muy densas en estas células. (B y C) Las membranas celulares de bacterias que fueron tratadas con diferentes concentraciones de alúmina a granel (B, 5 mmol / L; C, 50 mmol / L) son distinguibles, y el citoplasma es compacto. No hay partículas muy densas en estas células. (D y E) Las membranas celulares de bacterias que fueron tratadas con diferentes concentraciones de nanoalúmina (D, 5 mmol / L; MI, 50 mmol / L) se dañaron, y la extensión del daño aumentó con el aumento de la concentración de nanoalúmina. También había muchas partículas muy densas en las células (indicadas por flechas), y el número de partículas altamente densas aumentó con el aumento de la concentración de nanoalúmina. (Barras de escala, 100 nm.) (F) La composición de elementos químicos en las bacterias de D. Aluminio elemental (de nanoalúmina) dio los recuentos más altos; cobre elemental originado en la red de cobre, mientras que el plomo, arsénico, y otros elementos provienen de colorantes líquidos o bacterias. Copyright de la imagen © PNAS, doi:10.1073 / pnas.1107254109
(PhysOrg.com) - La carrera armamentista entre la profilaxis antibiótica eficaz y las cepas o especies de bacterias estrechamente relacionadas aumenta continuamente. Las bacterias pueden desarrollar rápidamente una resistencia genética a una variedad de tratamientos con antibióticos, genes que pueden propagarse a través de transferencia conjugativa horizontal debido a los antibióticos utilizados en la medicina y la alimentación animal, así como una mayor presencia en el medio ambiente (por ejemplo, suministros de agua y filtración de aguas residuales). Es más, este patrón puede alcanzar niveles globales con la aparición de las llamadas superbacterias que pueden ser extremadamente difíciles de tratar. Recientemente, científicos del Laboratorio Clave de Evaluación y Control de Riesgos para el Medio Ambiente y la Seguridad Alimentaria, en el Instituto de Medicina Ambiental y de la Salud en Tianjin, China investigó el papel de los nanomateriales en la transferencia de genes conjugativos entre bacterias. Además, estudiaron los mecanismos asociados con morfológicos relacionados, bioquímico, y cambios biológicos moleculares. Descubrieron que la nanoalúmina (una forma de aluminio) en el agua promueve dicha transferencia de genes resistentes a múltiples fármacos. Llegaron a la conclusión de que sus hallazgos son importantes para evaluar el riesgo ambiental de los nanomateriales en la fabricación y el despliegue.
Jun-Wen Li, Zhigang Qiu, y otros investigadores dijeron PhysOrg que los principales desafíos para determinar el papel de la nanoalúmina en la promoción de la transferencia de genes de resistencia a múltiples fármacos tenían que ver con la construcción de su modelo de transferencia de genes de resistencia a múltiples fármacos, específicamente, determinar cómo excluir los efectos de todas las variables excepto la nanoestructura de los materiales y cómo evaluar los aspectos principales de la transferencia conjugativa. “Diseñamos un diseño experimental ortogonal para evaluar los principales factores de la transferencia conjugativa, y este protocolo redujo la cantidad de experimentos que necesitábamos realizar ". dice Qiu. El diseño ortogonal permite la evaluación confiable de múltiples variables en un solo experimento.
“Construimos el modelo de transferencia de genes de resistencia utilizando un plásmido de resistencia con funciones de transferencia conjugativa, " él continúa, "Y adquirió muchos receptores que contenían resistencia específica a los antibióticos por inducción de mutaciones". Para excluir los efectos de otros factores excepto la nanoestructura de los materiales, establecieron una serie de experimentos de control.
Son posibles más innovaciones, Li agrega. "Es posible analizar cuantitativamente la ocurrencia transconjugante en lo que respecta al tiempo usando cinética, incluidas las formas de acción masiva. Esto proporcionaría un tratamiento simultáneo de estos procesos en una interpretación de datos más rigurosa. Es más, señala Qiu, Hay dos aspectos en el próximo paso de investigación de nuestro equipo. "Primeramente, investigaremos el efecto de más nanomateriales, incluyendo diferentes tipos, tipos y tamaños de cristales, sobre la transferencia conjugativa de genes de resistencia para mejorar los datos sobre el impacto de los nanomateriales en la transferencia de genes. En segundo lugar, " él continúa, "Realizaremos los experimentos para evaluar los efectos de los nanomateriales en la transferencia de plásmido desnudo a células vivas por transmisión y transducción". (La transmisión y la transducción son las otras dos vías para la transferencia de genes mediada por plásmidos). están de acuerdo en que es posible hacer la transición a en silico modelado.
En cuanto a cómo sus hallazgos podrían afectar el desarrollo de la medicina, prácticas y tecnologías sanitarias y medioambientales, Li y Qiu señalan que "a pesar de que la nanotecnología se describe a menudo como una tecnología del futuro, pocos se dan cuenta de que los nanomateriales ya se están utilizando en una amplia variedad de productos de consumo, y se están investigando muchas nanotecnologías y nanomateriales nuevos para aplicarlos a la medicina. salud y medio ambiente. Mucha gente se ha preocupado por la exposición de los nanomateriales, y nuestro trabajo es solo una pequeña parte de todo el trabajo para evaluar el efecto de las nanopartículas ". Sin embargo, enfatizan que sus hallazgos están directamente relacionados con la medicina, factores sanitarios y medioambientales.
"Por ejemplo, ”Ilustran, “Se investigaron muchos materiales nuevos para su uso como portadores de medicamentos. Debemos evaluar los efectos de estos nanomateriales sobre las bacterias resistentes a los antibióticos de nuestro cuerpo. antes de la aplicación práctica de estos nanomateriales. También, " ellos continuaron, “Los nanomateriales utilizados como agentes antisépticos o antibacterianos en la asistencia sanitaria, y como adsorbentes y oxidantes en tecnologías y prácticas ambientales, debe ser evaluado por completo. Creemos que nuestros hallazgos mejoran drásticamente el desarrollo de la medicina, prácticas y tecnologías sanitarias y medioambientales, y hacer que las aplicaciones de nanomateriales sean más seguras ".
Más lejos, Qiu y Li concluyen que importantes tecnologías y aplicaciones para transferir genes exógenos a las células, which have been widely used in the field of molecular biology – such as conjugative transfer, transmisión, transduction and transfection – might benefit from their findings. “Nanomaterials might promote those processes and enhance transfer efficiency of exogenous genes.”
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