Los químicos de la Universidad Nacional de Singapur han descubierto recientemente que las nanopartículas de oro y plata (Au-Ag) se pueden utilizar para obtener imágenes y proporcionar un tratamiento simultáneo para las infecciones bacterianas.

La propagación mundial de infecciones bacterianas multirresistentes es una gran amenaza para la salud pública. Han dado lugar a una morbilidad y mortalidad significativas, ya que pocos agentes antibacterianos son eficaces contra ellos. También, Las infecciones asociadas a biopelículas han surgido como otro desafío médico debido a la escasa capacidad de los antibióticos para penetrar a través de las capas de limo (sustancias poliméricas extracelulares) que encierran a las bacterias. Agentes antibacterianos que pueden superar estos problemas de administración y resistencia a los medicamentos, además de obtener imágenes de forma eficaz de la gravedad de las infecciones bacterianas, tendría muchas aplicaciones en el campo biomédico.

Un grupo de investigación dirigido por el profesor XU Qing-Hua del Departamento de Química, NUS descubrió que las nanopartículas de metales nobles emiten una fotoluminiscencia de dos fotones (2PPL) mucho más fuerte cuando se agregan y forman grupos en solución. El proceso 2PPL, que implica la emisión de luz en longitudes de onda más cortas a través de la absorción de dos fotones en longitudes de onda más largas, es útil para la obtención de imágenes biológicas, ya que la materia celular generalmente no absorbe luz en longitudes de onda más largas (es decir, en el infrarrojo cercano). Como muchas especies biológicamente importantes (por ejemplo, bacterias) pueden causar la agregación de nanopartículas metálicas, este fenómeno tiene implicaciones importantes en la detección de dos fotones, imagenología y fototerapia para aplicaciones biomédicas.

Entre las nanopartículas de metales nobles disponibles, El equipo de investigación encontró que las nanopartículas de Au-Ag (núcleo de Au encerrado dentro de una capa de Ag) brindan la mayor mejora en 2PPL de hasta 800 veces cuando forman agregados. En comparación, el factor de mejora es aproximadamente 250 veces para nanopartículas de Au de tamaño y forma similares. Un factor de mejora mayor significa que las nanopartículas son más sensibles a cambios sutiles en el entorno químico. Sobre la base de este descubrimiento, El equipo de investigación demostró que estas nanopartículas de Au-Ag se pueden usar potencialmente de manera efectiva para obtener imágenes de infecciones bacterianas y proporcionar tratamiento antibacteriano al mismo tiempo.

El profesor Xu dijo:"La excitación mejorada de dos fotones proporciona a las nanopartículas de Au-Ag fuertes efectos fototérmicos y una actividad antibacteriana superior. Esto se suma a su actividad antibacteriana intrínseca a través de la liberación de iones de plata y la generación de especies reactivas de oxígeno. que se mejoran aún más como resultado de una mayor eficiencia de excitación. Debido a su excepcional actividad antibacteriana, Se ha demostrado que estas nanopartículas erradican eficazmente las bacterias de las biopelículas bajo irradiación de infrarrojo cercano (NIR) en nuestros experimentos. La selectividad intrínseca tridimensional de la excitación de dos fotones permite la muerte selectiva de células bacterianas sin afectar a las células sanas cercanas ".

Los esfuerzos de investigación futuros para aumentar estas nanopartículas metálicas con grupos de unión específicos de células cancerosas pueden permitir que se utilicen como agentes multifuncionales para muchas aplicaciones biomédicas.