Las infecciones asociadas a la atención sanitaria son un problema común en el cuidado de heridas supurativas, al igual que el aumento de bacterias resistentes a múltiples fármacos. Para combatir de forma efectiva y selectiva las infecciones bacterianas, un equipo de investigadores ha desarrollado un nanomaterial bactericida equipado con un "interruptor de luz" fotoquímico que puede dirigirse contra bacterias Gram positivas o Gram negativas.
Como informa el equipo en su estudio publicado en Angewandte Chemie , su eficacia contra MRSA se puede extender a otras infecciones bacterianas selectivas.
Las infecciones resistentes a los antibióticos se han convertido en un problema urgente de salud pública, especialmente en el ámbito hospitalario. Muchas de las especies bacterianas en cuestión están muy extendidas en la naturaleza, pero pueden causar infecciones mucho más graves, a veces intratables, en pacientes inmunocomprometidos.
Los materiales bactericidas ofrecen un nuevo enfoque para combatir las infecciones asociadas a la atención médica que no depende de antibióticos. Mrinmoy De y sus colegas del Instituto Indio de Ciencias en Bengaluru, India, han logrado producir un nanomaterial que responde a la luz ultravioleta visible y que puede cambiarse para atacar bacterias Gram positivas o Gram negativas.
Ambos tipos de bacterias tienen estructuras y composiciones de membrana externa muy diferentes. Las bacterias grampositivas, incluido el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), tienen una membrana bacteriana compuesta principalmente de peptidoglicanos.
Por el contrario, las bacterias Gram negativas, incluida Pseudomonas aeruginosa, otra bacteria asociada a la atención sanitaria con una resistencia problemática a los antibióticos de banda ancha, tienen membranas tanto internas como externas compuestas principalmente de fosfolípidos con una fina capa de peptidoglicano. "Es importante conseguir una actividad bactericida selectiva según la cepa", afirma De.
Para lograr un agente bactericida que pudiera interactuar selectivamente con ambas superficies químicas, el equipo diseñó un nanomaterial funcionalizado hecho de disulfuro de molibdeno (MoS2 ) con restos de azobenceno a los que se unieron grupos amino cuaternarios cargados positivamente. Mientras que MoS2 es un bactericida y los grupos amino cuaternarios permiten la despolarización de la membrana, los restos de azobenceno introducen un interruptor impulsado por la luz en la nanoestructura desde una forma trans alargada a una forma cis curva para crear interacciones superficiales selectivas.
El equipo utilizó varias sondas químicas y mediciones ópticas para determinar que tanto la forma cis como la trans del nanomaterial mataban bacterias, aunque de maneras muy diferentes.
En el caso de la P. aeruginosa gramnegativa, la forma transformada despolarizó la membrana bacteriana y la perforó completamente. Esto permitió que el MoS2 nanomaterial para generar especies reactivas de oxígeno intracelular y matar las bacterias. Por el contrario, la cepa MRSA Gram positiva respondió a la forma cis de manera más efectiva. En este caso, la pared celular resultó dañada y rota por interacciones específicas.
Simplemente "activando" el interruptor UV del estado trans fundamental al estado cis, el equipo pudo controlar la selectividad para cualquiera de los tipos de bacterias. Demostraron la eficacia de su nanomaterial curando con éxito heridas infectadas con MRSA en modelos de ratones. Las heridas se cerraron completamente después de 10 días cuando se trataron con el reactivo cis, más rápido que el tratamiento antibiótico habitual con vancomicina.
Más información: Jagabandhu Sahoo et al, Activación fotocontrolada de interacción selectiva de membranas bacterianas y actividad antibacteriana mejorada para la cicatrización de heridas, Edición internacional Angewandte Chemie (2023). DOI:10.1002/anie.202314804
Información de la revista: Edición internacional Angewandte Chemie , Angewandte Chemie
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