La aparición de bacterias resistentes a los antibióticos es una gran amenaza para la práctica de la medicina moderna. Los agentes foto-bactericidas han obtenido una gran atención los últimos años ya que pueden ser una herramienta muy efectiva contra las bacterias. Una nueva investigación, publicada recientemente en Nature Communications, ha desarrollado un recubrimiento antimicrobiano activado por luz que mata con éxito las bacterias con luz ambiental de baja intensidad (300 lux). Investigaciones anteriores lograban el mismo efecto pero con intensidades de luz muy altas (3.000 lux), que solo se encuentran en ambientes muy iluminados como quirófanos.
Este nuevo revestimiento bacteriano está hecho de pequeños grupos de oro químicamente modificado incrustados en un polímero con cristal violeta – un colorante con propiedades antibacterianas y antimicóticas.
“Tintes como el cristal violeta son candidatos muy prometedores para matar bacterias y mantener las superficies estériles ya que son ampliamente utilizados para desinfectar heridas. Cuando se exponen a una luz brillante, crean especies reactivas de oxígeno, que a su vez matan a las bacterias dañando sus membranas protectoras y el ADN. Esto se amplifica cuando se combinan con metales como la plata, el oro y el óxido de zinc”, explica el primer autor del estudio, el Dr. Gi Byoung Hwang (Química UCL).
“Otros recubrimientos han matado de forma efectiva las bacterias pero sólo después de la exposición a la luz UV, que es peligrosa para los humanos, o a fuentes de luz muy intensas, que nos son muy prácticas. Nos sorprende ver la eficacia de nuestro revestimiento para matar tanto el S. aureus como el E. coli con la luz ambiental, lo que hace que sea prometedor para su uso en una variedad de entornos sanitarios», añadió el profesor Ivan Parkin (Química de la UCL), autor senior y decano de Ciencias Matemáticas y Físicas de la UCL.
Recubrimiento bactericida activado por luz ambiental
El equipo de químicos, ingenieros químicos y microbiológicos creó el recubrimiento bactericida utilizando un método escalable, probando su efectividad contra las bacterias S. aureus y E. coli, bajo diferentes condiciones de iluminación.
Las superficies de muestra se trataron con el revestimiento bactericida o con un revestimiento de control antes de ser inoculadas con 100.000 unidades formadoras de S.aureas y E.coli. l crecimiento de las bacterias fue investigado bajo condiciones de luz oscura y blanca entre 200 – 429 Lux.
Los resultados muestran cómo en la luz ambiente, una capa de control de violeta cristalino en un polímero solo no mataba a ninguna de las dos bacterias. Sin embargo, en las mismas condiciones de luz, la capa bactericida provocó una reducción de 3,3 log en el crecimiento de S. aureus después de seis horas y una reducción de 2,8 log en el crecimiento de E. coli después de 24 horas.
«E. coli era más resistente al recubrimiento bactericida que S. aureus, ya que se tardó más tiempo en conseguir una reducción significativa del número de bacterias viables en la superficie. Esto se debe presumiblemente a que la E. coli tiene una pared celular con una estructura de doble membrana, mientras que el S. aureus sólo tiene una barrera de una sola membrana», explicó la coautora del estudio, la Dra. Elaine Allan (UCL Eastman Dental Institute).
El equipo descubrió de forma inesperada que el recubrimiento mata las bacterias produciendo peróxido de hidrógeno, un reactivo relativamente suave utilizado en las soluciones de limpieza de lentes de contacto. Funciona atacando químicamente la membrana celular, y por lo tanto tarda más en actuar sobre las bacterias con más capas de protección.
«Los clusters de oro en nuestro revestimiento son clave para generar el peróxido de hidrógeno, a través de la acción de la luz y la humedad. Dado que los clusters contienen sólo 25 átomos de oro, se requiere muy poco de este metal precioso en comparación con revestimientos similares, lo que hace que nuestro revestimiento sea atractivo para un uso más amplio», comentó el profesor Asterios Gavriilidis (Ingeniería Química de la UCL).
