Una célula fúngica (verde) interactúa con una nanocapa de fósforo negro (rojo)
Una célula fúngica (verde) interactúa con una nanocapa de fósforo negro (rojo). Imagen ampliada 25.000 veces. Crédito: Universidad RMIT.

Investigadores han desarrollado un nuevo recubrimiento que destruye superbacterias, y que podría usarse en apósitos e implantes para heridas para prevenir y tratar infecciones bacterianas y fúngicas potencialmente mortales. El material es uno de los recubrimientos antimicrobianos más delgados desarrollados hasta la fecha y es eficaz contra una amplia gama de bacterias y células fúngicas resistentes a los medicamentos, sin dañar las células humanas.

La resistencia a los antibióticos es una importante amenaza para la salud mundial, que causa al menos 700.000 muertes al año. Sin el desarrollo de nuevas terapias antibacterianas, el número de muertos podría aumentar a 10 millones de personas al año para 2050.

Si bien la carga para la salud de las infecciones por hongos es menos reconocida, a nivel mundial matan a alrededor de 1,5 millones de personas cada año y el número de muertes está aumentando. Una amenaza emergente para los pacientes hospitalizados con COVID-19, por ejemplo, es el hongo común Aspergillus, que puede causar infecciones secundarias mortales.

Material 2D ultrafino para luchar contra las superbacterias

El nuevo recubrimiento de un equipo liderado por RMIT University se basa en un material 2D ultrafino que hasta ahora ha sido de interés principalmente para la electrónica de próxima generación. Los estudios sobre el fósforo negro (BP) han indicado que tiene algunas propiedades antibacterianas y antifúngicas, pero el material nunca se había examinado metódicamente para su posible uso clínico.

La nueva investigación, publicada en la revista Applied Materials & Interfaces de la American Chemical Society, revela que el fósforo negro es eficaz para matar microbios cuando se esparce en nanocapas sobre superficies como el titanio y el algodón, que se utilizan para fabricar implantes y apósitos para heridas.

Cristales de fósforo negro
Cristales de fósforo negro.

El coinvestigador principal, el Dr. Aaron Elbourne, asegura que encontrar un material que pudiera prevenir las infecciones bacterianas y fúngicas es un avance significativo. «Estos patógenos son responsables de cargas masivas para la salud y, a medida que la resistencia a los medicamentos continúa creciendo, nuestra capacidad para tratar estas infecciones se vuelve cada vez más difícil«, comenta Elbourne, becario postdoctoral en la Facultad de Ciencias de RMIT.

«Necesitamos nuevas armas inteligentes para la guerra contra las superbacterias, que no contribuyan al problema de la resistencia a los antimicrobianos. Nuestro recubrimiento de espesor nano es un asesino dual que funciona separando bacterias y células de hongos, algo a lo que los microbios tendrán dificultades para adaptarse. Se necesitarían millones de años para desarrollar naturalmente nuevas defensas para un ataque físico tan letal”.

Esta tecnología deja intactas las células sanas

«Si bien necesitamos más investigación para poder aplicar esta tecnología en entornos clínicos, es una nueva dirección emocionante en la búsqueda de formas más efectivas de abordar este serio desafío de salud«, insiste Elbourne.

El coinvestigador principal, el profesor asociado Sumeet Walia, de la Escuela de Ingeniería de RMIT, ha dirigido previamente estudios innovadores utilizando fósforo negro para tecnología de inteligencia artificial y electrónica que imita el cerebro. «El fósforo negro se descompone en presencia de oxígeno, lo que normalmente es un gran problema para la electrónica y algo que tuvimos que superar con una minuciosa ingeniería de precisión para desarrollar nuestras tecnologías«, comenta.

Pero resulta que los materiales que se degradan fácilmente con el oxígeno pueden ser ideales para matar microbios; es exactamente lo que buscaban los científicos que trabajaban en tecnologías antimicrobianas, así que nuestro problema fue su solución«, sigue Walia.

Cómo funciona el asesino de superbacterias de nanocapa

A medida que el fósforo negro se descompone, oxida la superficie de las bacterias y las células fúngicas. Este proceso, conocido como oxidación celular, finalmente funciona para destrozarlos.

En el nuevo estudio, el primer autor y doctor Zo Shaw probó la eficacia de las nanocapas de fósforo negro contra cinco cepas de bacterias comunes, incluidas E. coli y MRSA resistente a los medicamentos, así como cinco tipos de hongos, incluida Candida auris. En sólo dos horas, destruyó hasta el 99% de las células bacterianas y fúngicas.

Es importante destacar que el fósforo negro también comenzó a autodegradarse en ese tiempo y se desintegró por completo en 24 horas, una característica importante que muestra que el material no se acumularía en el cuerpo. El estudio de laboratorio identificó los niveles óptimos de fósforo negro que tienen un efecto antimicrobiano mortal mientras dejan las células humanas sanas e intactas.

Los investigadores ahora han comenzado a experimentar con diferentes formulaciones para probar la eficacia en una variedad de superficies de relevancia médica. El equipo está dispuesto a colaborar con posibles socios de la industria para desarrollar aún más la tecnología, para lo cual se ha presentado una solicitud de patente provisional.

Fuente: Applied Materials & Interfaces.

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Cofundador de Fantasymundo, director de las secciones de Libros y Ciencia. Lector incansable de ficción y ensayo, escribo con afán divulgador sobre temáticas relacionadas con el entretenimiento y la cultura cercanas a mis intereses.

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