En un mundo donde las infecciones resistentes a múltiples antibióticos se están convirtiendo rápidamente en una amenaza global, un rayo de esperanza surge desde la nanofotónica. Un equipo de investigadores ha desarrollado un nanomaterial bactericida equipado con un «interruptor de luz» fotoquímico que se puede dirigir contra bacterias Grampositivas o Gramnegativas y que se puede extender a otras infecciones bactericidas selectivas.
Las infecciones resistentes a los antibióticos se han convertido en un problema urgente de salud pública, especialmente en entornos hospitalarios, donde las infecciones asociadas a la atención sanitarias son un problema común. Es por ello, que el equipo de investigadores del Indian Institute of Science en Bengaluru, liderado por Mrinmoy De, se ha propuesto encontrar una manera efectiva y selectiva de combatir las infecciones bacterianas de una forma diferente y que no depende de los antibióticos.
Las bacterias Gram-positivas, como el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), y las Gram-negativas, como la Pseudomonas aeruginosa, presentan diferencias significativas en sus estructuras y composiciones de membrana externa. Estas diferencias son cruciales para el desarrollo de tratamientos selectivos. El equipo de De ha producido un material nanométrico sensible a la luz UV-visible que puede alternar entre atacar bacterias Gram-positivas o Gram-negativas.
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 acciones de azobenceno a las que se unían grupos aminocuaternarios cargados positivamente. Mientras que MoS2 es un bactericida y los grupos aminocuaternarios permiten la despolarización de la membrana, las fracciones de azobenceno introducen un interruptor impulsado por la luz en la nanoestructura de un trans alargado a una forma cis curva para crear interacciones superficiales selectivas.
El equipo utilizó diversas sondas químicas y mediciones ópticas para determinar que ambas formas del nanomaterial, cis y trans, matan bacterias, pero de maneras distintas. Para la P. aeruginosa Gram-negativa, la forma trans despolarizó y perforó la membrana bacteriana, permitiendo que el nanomaterial MoS2 generara especies reactivas de oxígeno intracelulares y matara las bacterias. Por otro lado, la cepa MRSA Gram-positiva respondió más efectivamente a la forma cis, donde la pared celular fue dañada y rota por interacciones específicas.
Simplemente «cambiando» el interruptor UV del estado fundamental trans al estado cis, el equipo pudo controlar la selectividad para cualquiera de los tipos de bacterias. Demostraron la eficacia de su nanomaterial al curar con éxito heridas infectadas por MRSA en modelos de ratones. Las heridas se cerraron por completo después de 10 días cuando se trataron con el reactivo cis, mientras que el tratamiento antibiótico habitual con vancomicina no se curaba rápidamente.
Este avance representa un paso significativo en la lucha contra las infecciones resistentes a los antibióticos, ofreciendo una nueva ruta para el tratamiento de infecciones asociadas a la atención sanitaria sin depender de los antibióticos tradicionales. El desarrollo de este nanomaterial fotoquímico abre puertas a nuevas investigaciones y aplicaciones potenciales en el campo de la medicina y la nanotecnología, ofreciendo esperanza en el tratamiento de infecciones resistentes a los medicamentos.
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