Los científicos de EPFL han desarrollado una técnica innovadora que utiliza luz para manipular e identificar bacteriófagos individuales sin la necesidad de etiquetas químicas o biorreceptores, lo que potencialmente acelera y revoluciona las terapias basadas en fagos que pueden tratar infecciones bacterianas resistentes a los antibióticos.
Dado que la resistencia a los antibióticos se cierne como una amenaza formidable para nuestra salud, los científicos están en una búsqueda constante de formas alternativas de tratar las infecciones bacterianas. A medida que más y más cepas bacterianas superan a los medicamentos de los que hemos dependido durante décadas, se puede encontrar una posible solución alternativa en los bacteriófagos, que son virus que se alimentan de bacterias.
La terapia con fagos, el uso de bacteriófagos para combatir infecciones bacterianas, está ganando atractivo como alternativa viable a los antibióticos tradicionales. Pero hay un problema:encontrar el fago correcto para una infección determinada es como buscar una aguja en un pajar, mientras que los métodos actuales implican cultivos engorrosos y ensayos que consumen mucho tiempo.
Ahora, los científicos de la EPFL, en colaboración con el CEA Grenoble y el Hospital Universitario de Lausana (CHUV), han desarrollado nanopinzas en un chip que pueden atrapar y manipular bacterias y viriones individuales (la forma infecciosa de un virus) utilizando una cantidad mínima de energía óptica. . El estudio, dirigido por Nicolas Villa y Enrico Tartari en el grupo de Romuald Houdré en la EPFL, se publica en la revista Small .
Las nanopinzas son un tipo de pinzas ópticas, instrumentos científicos que utilizan un rayo láser altamente enfocado para sujetar y manipular objetos microscópicos (por ejemplo, viriones) e incluso submicroscópicos, como átomos, en tres dimensiones. La luz crea una fuerza de gradiente que atrae las partículas hacia un punto focal de alta intensidad, manteniéndolas efectivamente en su lugar sin contacto físico.
Las pinzas ópticas fueron inventadas por primera vez en 1986 por el físico Arthur Ashkin, quien desarrolló los principios detrás de ellas a finales de los años 1960. La innovación tecnológica de Ashkin le valió el Premio Nobel de Física de 2018, y las pinzas ópticas siguen siendo un intenso campo de investigación.
Existen diferentes tipos de pinzas ópticas. Por ejemplo, las pinzas ópticas de espacio libre pueden manipular un objeto en un entorno abierto, como aire o líquido, sin barreras físicas o estructuras que guíen la luz. Pero en este estudio, los investigadores construyeron nanopinzas integradas en un dispositivo optofluídico que integra tecnologías ópticas y fluídicas en un solo chip.
El chip contiene cavidades de cristal fotónico a base de silicio:las nanopinzas, que son esencialmente pequeñas trampas que empujan suavemente a los fagos a su posición utilizando un campo de fuerza generado por luz. El sistema permitió a los investigadores controlar con precisión bacterias y viriones individuales y adquirir información sobre los microorganismos atrapados en tiempo real.
Lo que distingue a este enfoque es que puede distinguir entre diferentes tipos de fagos sin utilizar etiquetas químicas ni biorreceptores de superficie, lo que puede llevar mucho tiempo y, a veces, ser ineficaz. En cambio, las nanopinzas distinguen entre fagos leyendo los cambios únicos que cada partícula provoca en las propiedades de la luz. El método sin etiquetas puede acelerar significativamente la selección de fagos terapéuticos, lo que promete resultados más rápidos para posibles tratamientos basados en fagos.
La investigación también tiene implicaciones más allá de la terapia con fagos. Ser capaz de manipular y estudiar viriones individuales en tiempo real abre nuevas vías en la investigación microbiológica, ofreciendo a los científicos una poderosa herramienta para realizar pruebas y experimentaciones rápidas. Esto podría conducir a una comprensión más profunda de los virus y sus interacciones con sus huéspedes, lo cual es invaluable en la batalla en curso contra las enfermedades infecciosas.
Más información: Nicolas Villa et al, Trampa óptica y discriminación rápida de bacteriófagos sin etiquetas a nivel de virión único, pequeño (2024). DOI:10.1002/smll.202308814
Información de la revista: Pequeño
Proporcionado por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
