Se estima que 700, 000 personas en todo el mundo mueren cada año a causa de infecciones resistentes a los antibióticos, incluyendo cepas de E. coli , Estafilococo , y neumonía. Y si continúan las tendencias actuales, algunas predicciones dicen que el número anual de muertos podría aumentar a 10 millones para 2050, superando la cantidad de personas muertas por todos los cánceres combinados.

Partículas microscópicas, fabricado por esas mismas bacterias resistentes a los antibióticos, podría reemplazar los antibióticos tradicionales y proporcionar una solución a esta crisis que se avecina, dice Thomas Webster, profesor de ingeniería química en Northeastern.

Webster y sus colegas están utilizando bacterias para producir nanopartículas, partículas metálicas que tienen entre uno y 100 nanómetros de ancho. (Un solo cabello tiene alrededor de 80, 000 nanómetros de ancho). Los investigadores han descubierto que estas nanopartículas son particularmente efectivas para matar cualquier tipo de célula que se usó para crearlas. incluidas las cepas de bacterias resistentes a los antibióticos tradicionales.

"Estas partículas que son hechas por organismos vivos son en realidad mejores que las que son hechas a través de la química sintética, "dice Webster, quien también es la Cátedra Art Zafiropoulo en Ingeniería en Northeastern. "Pueden apuntar selectivamente a las bacterias o células que las fabricaron".

Debido a su pequeño tamaño, Las nanopartículas pueden destruir las células asfixiándolas desde el exterior o interrumpiendo las funciones celulares desde el interior. La parte difícil es asegurarse de que las nanopartículas solo maten las células que se supone que deben hacerlo.

"Tenemos muchas bacterias muy buenas en nuestro cuerpo, Webster dice:"Lo único que quieres es matar a los dañinos".

Las nanopartículas se producen típicamente de forma sintética, usando reacciones químicas. Pero al alimentar a las bacterias u otras células con el compuesto químico correcto, los investigadores han podido utilizar los mecanismos internos de una célula para sintetizar nanopartículas.

Si bien los investigadores no están seguros de por qué estas nanopartículas se dirigen específicamente a sus creadores, David Medina, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Webster, dice que las bacterias pueden estar identificando erróneamente las nanopartículas como "amigables".

Las células bacterianas pueden reconocerse entre sí. Pueden actuar para luchar contra algo que se registra como extranjero, pero pueden coexistir y cooperar con los de su propia especie. Cuando las bacterias producen nanopartículas, las recubren con un fino halo de proteína. Esa capa de proteína puede estar haciendo que otras bacterias de la misma especie las marquen como "amigables" y permitan que las nanopartículas se acerquen.

"El recubrimiento natural proviene de las bacterias, "Dice Medina." Lo tiran adentro, pensando que es algo parecido a ellos. Pero entonces, encuentran una sorpresa ".

Debido a este engaño, Medina se refiere a las nanopartículas como "caballos de Troya nanométricos". Y, como suele pasar en la ciencia, el descubrimiento fue un feliz accidente.

El laboratorio de Webster ha estado trabajando con nanopartículas durante dos décadas, él dice, pero como la mayoría de los investigadores, estaban haciendo esas nanopartículas a través de la química sintética.

"A veces, en ese proceso, tienes que usar materiales bastante tóxicos, "Dice Webster. Cuando Medina comenzó su investigación doctoral en el laboratorio, quería centrarse en métodos más respetuosos con el medio ambiente. "Gracias a los esfuerzos de David, somos uno de los pocos laboratorios realmente pioneros en esta área que llamamos nanomedicina verde, donde se utilizan materiales ecológicos u organismos vivos para fabricar nanopartículas ".

Las nanopartículas tienen muchos usos potenciales en medicina y otros campos, pero Medina decidió ver si podía matar bacterias. Comenzó a cultivar colonias de células, mezclando sales metálicas para que procesen, y luego purificando los resultados en nanopartículas. Luego mezclaba esas nanopartículas con diferentes especies de bacterias, para ver si las nanopartículas podrían matarlos.

Un día, él cometió un error.

"Estaba realmente cansado, "Dice Medina." Estaba preparando el experimento, y en lugar de mezclar las nanopartículas con una bacteria diferente, Los mezclé con lo mismo ".

Las nanopartículas, que casi no tuvo ningún efecto sobre las bacterias en las que tenía la intención de probarlas, efectivamente mató a las bacterias que las crearon.

"David descubrió que si programamos MRSA [una bacteria Staphylococcus resistente a los antibióticos] para hacer una nanopartícula, esa nanopartícula puede matar selectivamente MRSA, Webster dice. Y lo estamos viendo en todo el espectro. Si tomó una célula de cáncer de mama y la programó para hacer una nanopartícula, esa nanopartícula es más selectiva para matar las células del cáncer de mama que las células sanas que se encuentran en su cuerpo. Eso fue totalmente inesperado ".

Este descubrimiento se ha convertido en el centro de la tesis doctoral de Medina, y podría proporcionar una forma de combatir el creciente número de infecciones resistentes a los antibióticos. Los investigadores también están estudiando el uso de estos métodos para diseñar tratamientos contra el cáncer basados ​​en nanopartículas.

"Todo lo que esperábamos hacer en este esfuerzo era reducir la cantidad de sustancias químicas tóxicas que usamos para fabricar nanopartículas, "Dice Webster." Pero terminamos descubriendo toda una familia de nanopartículas que en realidad son más efectivas para hacer lo que queremos que hagan:matar bacterias, o matar las células tumorales ".