La lucha interminable contra las bacterias ha dado un giro a favor de la humanidad con el anuncio de una herramienta que podría dar la ventaja en la investigación de medicamentos.

La resistencia bacteriana a los antibióticos ha producido titulares alarmantes en los últimos años, con la perspectiva de que los tratamientos comúnmente prescritos se vuelvan obsoletos, se activan las alarmas en el establecimiento médico.

Se necesitan desesperadamente formas más eficientes de probar los reemplazos, y un equipo de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) acaba de encontrar uno.

En su papel publicado en Sensores ACS , los científicos observan una estructura microbiana llamada biopelículas:células bacterianas que se agrupan en una matriz viscosa.

Estos son ventajosos para las bacterias, incluso dando resistencia a los antibióticos convencionales. Con propiedades como estas, las biopelículas pueden ser peligrosas cuando contaminan entornos e industrias; todo, desde contaminar la producción de alimentos hasta obstruir las tuberías de tratamiento de aguas residuales. Las biopelículas también pueden volverse letales si llegan a las instalaciones médicas.

Comprender cómo se forman las biopelículas es clave para encontrar formas de vencerlas. y este estudio reunió a científicos de la OIST con experiencia en biotecnología, nanoingeniería y programación de software para abordarlo.

El equipo se centró en la cinética de ensamblaje de biopelículas, las reacciones bioquímicas que permiten que las bacterias produzcan su estructura de matriz unida. Recopilar inteligencia sobre cómo funcionan estas reacciones puede decir mucho sobre qué fármacos y sustancias químicas se pueden utilizar para contrarrestarlas.

El equipo no disponía de herramientas que les permitieran monitorear el crecimiento de la biopelícula con la frecuencia que necesitaban para comprenderlo claramente. Entonces, modificaron una herramienta existente a su propio diseño.

Dr. Nikhil Bhalla, trabajando en la Unidad de Micro / Bio / Nanofluídica de OIST, dirigido por la profesora Amy Shen, llevó a la nanoescala para encontrar una solución:"Creamos pequeños chips con estructuras diminutas para que E. coli creciera, ", dijo." Están cubiertos de nanoestructuras en forma de hongo con un tallo de dióxido de silicio y una capa de oro ".

Ahora todo lo que tenía que hacer el equipo era encontrar algunas bacterias con las que trabajar. Comunicarse con la Unidad de Biología Celular Estructural de OIST, el equipo fue ayudado por el Dr. Bill Söderström, quien suministró reservas de E. coli en la superficie de chips de nanomushroom para que el equipo los estudiara.

Cuando estos nanomhongos están sujetos a un rayo de luz dirigido, lo absorben por resonancia de plasma de superficie localizada (LSPR). Midiendo la diferencia entre las longitudes de onda de la luz que entran y salen del chip, los científicos pudieron hacer observaciones de las bacterias que crecen alrededor de las estructuras de los hongos sin molestar a los sujetos de prueba y sin afectar sus resultados.

"Esta es la primera vez que utilizamos esta técnica de detección para estudiar células bacterianas, "dijo el Dr. Riccardo Funari, el biotecnólogo residente del equipo, "pero el problema que encontramos fue que no podíamos monitorearlo en tiempo real".

Era posible obtener un flujo constante de datos de su configuración LSPR, pero requirió un conjunto de software completamente nuevo para hacerlo funcional. Afortunadamente, el técnico de investigación Kang-yu Chu estaba disponible para aportar su experiencia en programación al problema.

"Creamos un programa de medición automático con análisis instantáneo basado en software existente, que nos permiten procesar los datos con un solo clic. Redujo en gran medida el trabajo manual involucrado y nos permitió corregir cualquier problema con el experimento a medida que suceden, "dijo Kang-yu.

Ahora, estas tres disciplinas se han combinado para crear una herramienta de sobremesa que se puede utilizar en prácticamente cualquier laboratorio, y hay planes para miniaturizar la tecnología en un dispositivo portátil que podría usarse en una gran variedad de aplicaciones de biosensores.

"A continuación, se realizarán estudios sobre microorganismos clínicamente relevantes, "dijo el Dr. Funari, "y estamos realmente entusiasmados con las aplicaciones. Esta podría ser una gran herramienta para probar futuros medicamentos en muchos tipos diferentes de bacterias". Por ahora al menos, los humanos están tomando la delantera en la batalla bacteriana.