Investigadores del Instituto de Química Física de la Academia Polaca de Ciencias (IPC PAS) han demostrado que las nanopartículas de plata y té verde son una poderosa herramienta contra patógenos como bacterias y levaduras. Su trabajo está publicado en Nanoscale Advances. .
Su objetivo era desarrollar un método eficaz para combatir bacterias que de otro modo no se verían afectadas por agentes antimicrobianos, como los antibióticos.
El uso excesivo de antibióticos ha provocado la aparición de resistencia a estos compuestos, convirtiéndose en una de las mayores amenazas para la salud en todo el mundo.
Como resultado, la resistencia a los antibióticos ha surgido más rápido que el avance de los antibióticos, un fenómeno investigado por el equipo de científicos del IPC PAS bajo la supervisión del Prof. Jan Paczesny, quien propuso nuevas nanoformulaciones para su uso contra patógenos generalizados y desafiantes como ESKAPE. bacterias (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa y Enterobacter spp.) y otros hongos patógenos problemáticos como Candida auris o Cryptococcus neoformans.
Estos microorganismos, tratados con antibióticos disponibles comercialmente, desarrollan rápidamente resistencia a los antibióticos. Los investigadores eligieron ESKAPE como grupo objetivo porque estos patógenos provocan enfermedades graves, desde sepsis hasta incluso cáncer.
Hace unos meses, el equipo de Paczesny decidió intentar combinar nanopartículas de plata, conocidas por sus propiedades antimicrobianas y antifúngicas, y extractos de té ricos en polifenoles que poseen propiedades antioxidantes. El concepto se creó para mejorar la eficacia de amplio espectro contra patógenos utilizando nanopartículas de plata híbridas verdes (AgNP), que son significativamente más efectivas que todos los ingredientes e incluso más efectivas que ciertos antibióticos.
¿Por qué son tan especiales estas partículas híbridas? En su trabajo, se utilizaron tres variedades de té muy conocidas:té negro (B-Tea), té verde (G-Tea) y té Pu-erh (R-Tea) como agente de protección, que actúa como estabilizador para proteger. las partículas sintetizadas de la agregación. De esta manera, las partículas ofrecen una superficie activa elevada en comparación con otras formulaciones. Además, dicha síntesis es ecológica por el uso de ingredientes naturales durante la precipitación.
Las estructuras producidas varían en forma y tamaño de 34 a 65 nm, dependiendo del tipo de té utilizado durante la síntesis, y muestran diferente reactividad frente a los microorganismos.
Inicialmente, se utilizaron nanopartículas de plata producidas en presencia de extractos de té (B-TeaNP, G-TeaNP y R-TeaNP) para tratar cepas bacterianas Gram negativas (E. coli) y Gram positivas (E. faecium) para probar la efecto sobre cepas con diferentes morfologías de envoltura celular. Observaron las interacciones entre las nanopartículas fabricadas y los patógenos para determinar la eficacia, comparando los resultados con los antibióticos disponibles comercialmente.
Luego se probaron los patógenos ESKAPE de acuerdo con un protocolo para determinar la concentración y composición más efectiva de las partículas, revelando una disminución de hasta un 25 % en el número de células bacterianas en E. faecium y una disminución del 90 % en el caso de E. cloacae. . Curiosamente, las nanopartículas de plata verde también mostraron actividad antifúngica, lo que provocó una disminución del 80 % en el número de células viables de C. auris y aproximadamente un 90 % para C. neoformans.
Sada Raza, primer autor del estudio, afirma:"Es más, el tamaño de las nanopartículas suele estar relacionado con el efecto citotóxico de los nanomateriales, siendo las partículas más pequeñas más citotóxicas. Esto debería favorecer el control de las AgNP y R-TeaNP sobre las G-TeaNP y B-TeaNP en nuestros experimentos Este no fue el caso. En la mayoría de los experimentos, C-AgNP y R-TeaNP mostraron la eficacia antimicrobiana más baja. Esto está en línea con otros estudios, que demostraron que el tamaño no es un factor principal que afecte al antimicrobiano. actividad de las AgNP."
Las propiedades antibacterianas y antifúngicas de las nanopartículas de plata elaboradas con extractos de té son mayores que las de las nanopartículas de plata solas debido a su alto contenido en compuestos fenólicos, isoflavonoides (especialmente catequinas como la epigalocatequina (EGC) y el galato de epigalocatequina (EGCG)). Estas combinaciones, que utilizan extractos de té biológicamente activos y cantidades más pequeñas de nanopartículas de plata, parecen ser una forma potencial de combatir una variedad de infecciones e incluso reemplazar los antibióticos en algunas aplicaciones.
"Establecimos que las nanopartículas de plata sintetizadas con extractos de té tienen propiedades antibacterianas más altas que las nanopartículas de plata solas. Por lo tanto, se podrían usar dosis más bajas de TeaNP (0,1 mg mL −1 ). Confirmamos que, en algunos casos, el efecto sinérgico de los extractos de té y las nanopartículas de plata permitió una eficacia superior a la de los antibióticos (ampicilina) cuando se probaron en las mismas concentraciones (0,1 mg mL −1 ) y después de un tiempo de exposición relativamente corto de tres horas", afirma Mateusz Wdowiak, coautor de este trabajo.
Los investigadores descubrieron que las nanopartículas híbridas antimicrobianas dieron como resultado una reducción significativa de bacterias en comparación con los antibióticos o los compuestos por separado. Aunque no se eliminaron todas las bacterias, se trata de una mejora significativa que podría ayudar al tratamiento de las superbacterias utilizando dosis mucho más bajas que otros compuestos disponibles comercialmente.
La cantidad de nanopartículas de plata híbridas necesarias para superar bacterias o infecciones fúngicas es extremadamente baja, lo que las hace rentables, por lo que la clave para utilizarlas bien no es sólo la funcionalidad, sino también el bajo coste de aplicación.
Es un enfoque que también puede adaptarse para combatir otras infecciones bacterianas difíciles de tratar. Las nuevas nanopartículas desarrolladas por investigadores del IPC PAS podrían acercarnos un paso más a la eliminación efectiva de superbacterias mortales resistentes a los medicamentos, proporcionando una alternativa a los antibióticos contra las bacterias Gram negativas y Gram positivas. Este estudio también muestra cuánto más trabajo queda por hacer en este campo. Los compuestos utilizados por separado fueron mucho menos efectivos que el híbrido verde.
En el futuro, el principal objetivo de los investigadores es utilizar las nanopartículas en la vida cotidiana, empezando por las aplicaciones agrícolas. A mayor escala, el material propuesto también podría usarse en aplicaciones biomédicas, como aditivo para apósitos para heridas para proteger contra bacterias Gram negativas y Gram positivas. También esperan utilizar la nanotecnología para desarrollar tratamientos más específicos para las superbacterias resistentes a los medicamentos.
Más información: Sada Raza et al, Mejora de la actividad antimicrobiana de las nanopartículas de plata contra las bacterias ESKAPE y los patógenos fúngicos emergentes mediante el uso de extractos de té, Avances a nanoescala (2023). DOI:10.1039/D3NA00220A
Proporcionado por la Academia Polaca de Ciencias
