Los investigadores han desarrollado una nueva técnica para matar bacterias en segundos utilizando luz y nanodiscos de oro altamente porosos. según un estudio publicado hoy en Materiales ópticos Express , una revista publicada por The Optical Society. El método podría algún día ayudar a los hospitales a tratar algunas infecciones comunes sin usar antibióticos. lo que podría ayudar a reducir el riesgo de propagar la resistencia a los antibióticos.

"Demostramos que todas las bacterias murieron bastante rápido ... en 5 a 25 segundos. Es un proceso muy rápido, "dijo el autor correspondiente Wei-Chuan Shih, profesor del departamento de ingeniería eléctrica e informática, Universidad de Houston, Texas.

Los científicos crean nanopartículas de oro en el laboratorio disolviendo oro, reduciendo el metal en piezas cada vez más pequeñas desconectadas hasta que el tamaño deba medirse en nanómetros. Un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro. Un cabello humano tiene entre 50, 000 a 100, 000 nanómetros de diámetro. Una vez miniaturizado, las partículas se pueden fabricar en varias formas, incluidas varillas, triángulos o discos.

Investigaciones anteriores muestran que las nanopartículas de oro absorben la luz con fuerza, convertir los fotones rápidamente en calor y alcanzar temperaturas lo suficientemente altas como para destruir varios tipos de células cercanas, incluidas las células cancerosas y bacterianas.

En 2013, Shih y sus colegas de la Universidad de Houston crearon un nuevo tipo de nanopartícula en forma de disco de oro que mide unos pocos cientos de nanómetros de diámetro. Los discos están llenos de poros, otorgando a las partículas un aspecto similar a una esponja que ayuda a aumentar su eficiencia de calentamiento mientras mantiene su estabilidad, dijo Shih.

En el nuevo trabajo los investigadores se propusieron probar las propiedades antimicrobianas de sus nuevas nanopartículas cuando se activan con la luz. Cultivaron bacterias en el laboratorio, incluidas E. coli y dos tipos de bacterias resistentes al calor que prosperan incluso en los entornos más abrasadores, como las aguas termales del Parque Nacional Yellowstone.

Luego, colocaron las células bacterianas en la superficie de un recubrimiento de una sola capa de los diminutos discos y las iluminaron con luz infrarroja cercana de un láser. Después, utilizaron pruebas de viabilidad celular e imágenes SEM para ver qué porcentaje de células sobrevivieron al procedimiento.

Usando una cámara termográfica, el equipo de investigación demostró que la temperatura de la superficie de las partículas alcanzó temperaturas de hasta 180 grados centígrados casi instantáneamente, "entregar choques térmicos" en la matriz circundante. Como resultado, todas las células bacterianas murieron en 25 segundos, los investigadores informan.

E. coli resultó más vulnerable al tratamiento; todas sus células estaban muertas después de solo cinco segundos de exposición al láser. Los otros dos tipos de bacterias requirieron los 25 segundos completos, pero eso sigue siendo mucho más rápido que los métodos de esterilización tradicionales, como hervir agua o usar hornos de calor seco, que puede tardar de minutos a una hora en funcionar, dijo Shih. Y es "considerablemente más corto" de lo que han demostrado otras matrices de nanopartículas en estudios recientes, escriben los investigadores. El tiempo necesario para lograr niveles similares de muerte celular en esos estudios varía de 1 a 20 minutos.

En ensayos de control, los investigadores encontraron que ni los discos de oro ni la luz del láser por sí solos mataron casi la misma cantidad de células.

La técnica tiene importantes aplicaciones biomédicas potenciales, dijo Shih. En la actualidad, los investigadores están investigando el uso de las partículas como un revestimiento simple para catéteres para ayudar a reducir la cantidad de infecciones del tracto urinario en los hospitales.

"Cualquier tipo de procedimiento activado por luz sería mucho más fácil de implementar al lado de la cama de un paciente, "en lugar de quitar y potencialmente reemplazar el catéter cada vez que necesita ser limpiado, él dijo.

Otra aplicación potencial que están explorando es la integración de nanopartículas con membranas de filtro en pequeños filtros de agua. él dijo, para ayudar a mejorar la calidad del agua.