A las bacterias les encanta colonizar superficies dentro de su cuerpo, pero tienen dificultades para superar tu dureza, piel salada. Las cirugías para implantar dispositivos médicos a menudo brindan a estas bacterias la oportunidad necesaria para ingresar a la cavidad corporal. permitiendo que los propios implantes actúen como una superficie de crecimiento ideal para las biopelículas.

Un grupo de investigadores del Instituto de Cerámica de Shanghai en la Academia de Ciencias de China está buscando combatir estas peligrosas infecciones subdérmicas mejorando su nueva cadera o rótula de una manera apreciada desde la antigüedad:agregar oro. Describen los resultados de las pruebas con un nuevo material antibacteriano que desarrollaron a partir de nanopartículas de oro en la revista. Letras de física aplicada .

"Las infecciones asociadas a los implantes se han convertido en un problema persistente que a menudo provoca el fracaso de la cirugía, "dijo Xuanyong Liu, investigador principal del equipo en el Instituto de Cerámica de Shanghai. Diseñar implantes que puedan matar bacterias al tiempo que favorecen el crecimiento óseo, Liu dijo, es una forma eficaz de mejorar la osteointegración in vivo.

El dióxido de titanio es capaz de matar las bacterias por sí mismo debido a sus propiedades como fotocatalizador. Cuando el metal se expone a la luz, se excita energéticamente al absorber fotones. Esto genera pares de agujeros de electrones, convirtiendo la titania en un potente aceptor de electrones que puede desestabilizar los procesos de la membrana celular usurpando el aceptor terminal de su cadena de transporte de electrones. La membrana se desestabiliza gradualmente por este robo, haciendo que la celda se filtre hasta que muera.

Las condiciones oscuras dentro del cuerpo humano, sin embargo, limitar la eficacia de eliminación de bacterias del dióxido de titanio. Nanopartículas de oro, aunque, pueden continuar actuando como aceptores de electrones terminales antibacterianos en la oscuridad, debido a un fenómeno llamado resonancia de plasmón superficial localizado. Los plasmones de superficie son oscilaciones colectivas de electrones que ocurren en la interfaz entre conductores y dieléctricos, como entre el oro y el dióxido de titanio. Las oscilaciones de electrones localizadas a nanoescala hacen que las nanopartículas de oro se exciten y pasen electrones a la superficie del dióxido de titanio. permitiendo así que las partículas se conviertan en aceptores de electrones.

Liu y su equipo anodizaron electroquímicamente titanio para formar matrices de nanotubos de dióxido de titanio, y luego depositó las matrices con nanopartículas de oro en un proceso llamado pulverización catódica de magnetrón. Luego, los investigadores permitieron que Staphylococcus aureus y Escherichia coli crecieran por separado en las matrices; ambos organismos no tuvieron mucho éxito, exhibiendo profuso daño de la membrana y fugas de células.

Si bien las nanopartículas de plata se han explorado previamente como un agente antibacteriano para trasplantes in vivo, Causan efectos secundarios importantes como citotoxicidad y daño orgánico. mientras que el oro es mucho más estable químicamente, y por tanto más biocompatible.

"Los hallazgos pueden abrir nuevos conocimientos para el mejor diseño de aplicaciones antibacterianas basadas en nanopartículas de metales nobles, "Dijo Liu.