Las nuevas nanopartículas desarrolladas por investigadores de ETH Zurich y Empa detectan bacterias multirresistentes que se esconden en las células del cuerpo y las matan. El objetivo de los científicos es desarrollar un agente antibacteriano que sea eficaz donde los antibióticos convencionales siguen siendo ineficaces.

En la carrera armamentista "la humanidad contra las bacterias, "las bacterias están por delante de nosotros. Nuestras antiguas armas milagrosas, antibióticos, están fallando cada vez con más frecuencia cuando los gérmenes utilizan maniobras complicadas para protegerse de los efectos de estos medicamentos. Algunas especies incluso se retiran al interior de las células humanas, donde permanecen "invisibles" para el sistema inmunológico. Estos patógenos particularmente temidos incluyen estafilococos multirresistentes (MRSA), que puede causar enfermedades potencialmente mortales como sepsis o neumonía.

Para rastrear los gérmenes en sus escondites y eliminarlos, un equipo de investigadores de ETH Zurich y Empa ahora está desarrollando nanopartículas que utilizan un modo de acción completamente diferente al de los antibióticos convencionales:mientras que los antibióticos tienen dificultades para penetrar en las células humanas, estas nanopartículas pueden penetrar la membrana de las células afectadas. Una vez ahí, pueden combatir las bacterias.

Biovidrio y metal

El equipo dirigido por Inge Herrmann, profesor de Nanoparticulate Systems en ETH Zurich e investigador de Empa en St. Gallen, óxido de cerio usado, un material con propiedades antibacterianas y antiinflamatorias en su forma de nanopartículas. Los investigadores combinaron el óxido de cerio con un material cerámico bioactivo conocido como biovidrio y sintetizaron híbridos de nanopartículas a partir de los dos materiales.

En cultivo celular y usando microscopía electrónica, investigaron las interacciones entre las nanopartículas híbridas, células humanas y bacterias. Cuando los científicos trataron las células infectadas con bacterias con las nanopartículas, las bacterias dentro de las células comenzaron a disolverse. Sin embargo, si los investigadores bloquearon específicamente la absorción de las partículas híbridas en las células, el efecto antibacteriano desapareció.

Es menos probable que se desarrolle resistencia

El modo de acción exacto de las partículas aún no se comprende completamente. Se ha demostrado que otros metales también tienen efectos antimicrobianos. Sin embargo, el cerio es menos tóxico para las células humanas que, por ejemplo, plata. Los científicos asumen actualmente que las nanopartículas afectan la membrana celular de las bacterias, creando especies reactivas de oxígeno que conducen a la destrucción de los gérmenes. Dado que la membrana celular de las células humanas está estructurada de manera diferente a la de las bacterias, nuestras células no se ven afectadas por este proceso.

Los investigadores creen que es menos probable que se desarrolle resistencia contra un mecanismo de este tipo. Próximo, los investigadores tienen como objetivo analizar las interacciones de las partículas en el proceso de infección con más detalle para optimizar aún más la estructura y composición de las nanopartículas. Su objetivo es desarrollar un agente antibacteriano simple y robusto que sea eficaz dentro de las células infectadas.