La resistencia a los antibióticos se ha convertido en un grave problema de salud pública. Infecciones hospitalarias, Las prótesis o implantes quirúrgicos que se infectan y no responden al tratamiento son un verdadero desafío para la comunidad investigadora. que lleva años buscando alternativas para eliminar eficazmente estas bacterias. En 2012 los investigadores del Departamento de Ingeniería Química de la Universitat Rovira i Virgili, Vladimir Baulin y Sergey Pogodin, abrió una línea de investigación para desarrollar modelos antibacterianos inspirados en insectos. Las alas de por ejemplo, las moscas del dragón están formadas por estructuras complejas de formas geométricas nanométricas, que son muy eficientes para matar bacterias. En su intento por comprender estas formas y reproducirlas como nuevos materiales antibacterianos, un equipo formado por Vladimir Baulin, Marc Werner, del Leibniz-Institut für Polymerforschung (Dresde, Alemania) y Elena Ivanova de la universidad australiana RMIT, Descubrió que la elasticidad de los nanopilares es un factor clave porque pueden retener y liberar suficiente energía para matar las bacterias.

La línea de investigación que se había iniciado años antes ya había encontrado que las alas de estos insectos están formadas por una estructura de nanopilares que elimina las bacterias de forma mecánica. que se conoce como efecto biocida. Estas propiedades mecanobactericidas, por las cuales las bacterias mueren casi instantáneamente cuando entran en contacto con los pilares sin necesidad de usar una sustancia química, plantean numerosas preguntas que los investigadores están tratando de responder experimentando con diferentes formas y geometrías que las ayudarán. para comprender cuál tiene el efecto bactericida más eficaz.

Investigaron la capacidad bactericida en superficies nanométricas variando la altura de los pilares y manteniendo constantes las otras dimensiones. Los resultados, que acaban de ser publicados en la revista PNAS , han demostrado que la flexibilidad de estos pilares está estrechamente relacionada con su apariencia. "Incluso los materiales sólidos y rígidos se vuelven flexibles si una de las dimensiones es mucho más larga que las otras (por ejemplo, una cuerda de guitarra o un pilar largo), "dice Vladimir Baulin. Los investigadores han desarrollado un modelo físico que muestra que cuando las bacterias entran en contacto con estos pilares pueden acumular energía elástica incluso a una escala tan pequeña. Gracias a este modelo ahora es posible calcular la respuesta elástica de otros estructuras y optimizar sus propiedades antibacterianas.

Las fuerzas de deformación del pilar provocadas por el contacto de las bacterias son tan elevadas que incluso pueden romper la pared celular de las bacterias. proporcionando así un nuevo mecanismo para matarlos. Estas fuerzas están asociadas con las tensiones superficiales impuestas a las células bacterianas. Los pilares debajo de las bacterias que se acercan se estiran más en los bordes, mientras que los pilares ubicados debajo del centro de las bacterias prácticamente no cambian. El estudio muestra, luego, que la variación gradual en la altura de los pilares de una superficie nanométrica puede determinar su eficacia bactericida.

Este descubrimiento puede conducir a una clase completamente nueva de materiales antibacterianos, que puede abarcar desde envases para alimentos hasta filtros o máscaras. A diferencia de los filtros tradicionales, donde las bacterias permanecen pero no se desactivan, el nuevo material elástico a nanoescala puede matar de forma segura las bacterias en cuestión de minutos, lo que significa que no pueden activar ningún mecanismo de defensa ni dar resistencia alguna, "concluyó Baulin.