Qué es la nanotecnología antimicrobiana y cuáles son sus beneficios para la salud
Se basa en el uso de materiales de estructura microscópica que pueden actuar contra bacterias, virus y hongos que causan infecciones.
25 noviembre, 2021
La crisis provocada por la pandemia no tuvo precedentes en los últimos cien años. Sin embargo, se avecina otra crisis, esta vez provocada por bacterias resistentes a los antibióticos existentes, también conocidas como “superbacterias“.
Las bacterias aprovechan mecanismos para adquirir resistencia que evolucionan de manera continua y mutan incesantemente.
Los antibióticos están perdiendo eficacia rápidamente y, aunque la resistencia se produce de forma natural, su aparición y propagación se han acelerado enormemente debido al uso inadecuado y excesivo de antibióticos en las últimas décadas.
Los antibióticos tradicionales son principalmente pequeñas moléculas diseñadas para inhibir la síntesis bacteriana de ADN, ARN, proteínas y la pared celular. Pero las bacterias aprovechan una serie de mecanismos para adquirir resistencia, mutan incesantemente y cada mecanismo evoluciona de manera continua.
Uno de los mecanismos que desarrollaron como defensa las bacterias es juntarse para formar un biofilm o biopelícula: así son hasta mil veces más resistentes a los antibióticos que los microorganismos libres. Originan el 65% de las infecciones microbianas y el 80% de las infecciones crónicas. Además, se forman en material médico como catéteres o implantes.
Por el contrario y hasta ahora, los mecanismos de acción de los antibióticos están preestablecidos y no varían, por lo que la eficacia de estos fármacos se va reduciendo. Sin embargo, hace ya unos años entró en escena un nuevo campo de investigación científica: la nanotecnología y los nanomateriales.
La nanotecnología utiliza materiales y estructuras que miden de 1 a 100 nanómetros. Estos nanomateriales son entre 1 millón y 100 millones de veces más pequeños que una naranja. Esta escala nanométrica permite que no una, sino una gran cantidad de moléculas se ensamblen hasta obtener un objeto o una superficie que actúa tanto en el organismo de la persona enferma como sobre el patógeno para inhibir las infecciones.
La nanotecnología permite obtener dispositivos microscópicos que pueden dirigir la acción de los remedios o destruir a los patógenos.
Distribuir remedios dirigidos
Los mecanismos se pueden dividir a grandes rasgos en dos categorías: aumentar la potencia de los antibióticos existentes y ejercer acciones bactericidas completamente nuevas sin antibióticos. En la primera categoría, los nanomateriales actúan como portadores y su diseño se centra principalmente en orquestar la liberación temporal-espacial de la carga útil de antibióticos.
Los nanomateriales pueden administrar preferentemente antibióticos a las bacterias, un mecanismo que mejora la potencia del fármaco al reducir la exposición general del organismo de la persona a los remedios. Estos portadores de fármacos basados en nanomateriales pueden superar las barreras celulares y administrar antibióticos al citoplasma para matar las bacterias intracelulares. Además, los nanomateriales pueden administrar múltiples antibióticos y programar sus perfiles de liberación para inhibir más de un objetivo bacteriano.
Matar microorganismos peligrosos
En la segunda categoría, los nanomateriales confieren mecanismos que matan las bacterias sin usar antibióticos. Estos nanomateriales pueden generar daños letales a los patógenos a través de procesos predominantemente físicos o bioquímicos.
También se han logrado fabricar materiales a granel con superficies nanoestructuradas para evitar la adhesión de bacterias o para matar las bacterias adheridas. Los nanomateriales son prometedores para reducir el uso de antibióticos para infecciones asociadas con dispositivos médicos e implantes.
También existen los “nanoobjetos” independientes, que mejoran la potencia de los antibióticos o confieren actividad bactericida sin usar antibióticos. Otra área emergente son las superficies nanoestructuradas que previenen la unión bacteriana o matan a las bacterias adheridas a través de interacciones físico-mecánicas con las bacterias.
Hay nanoestructuras que toman una forma afilada a modo de cuchillas: cuando las superficies cierran a las bacterias, estas estructuras las perforan y crean poros que destruyen las células de los agentes infecciosos.
Por ejemplo, un equipo del Centro de Ciencias de la Salud Texas A&M (Estados Unidos) desarrolló taladros moleculares microscópicos que se concentran en las bacterias resistentes a múltiples fármacos y ayudan a destruirlas. Los taladros activados por luz, que pueden girar a 3 millones de rotaciones por segundo, funcionan penetrando mecánicamente las gruesas paredes celulares de las bacterias. Después de abierto este microhoyo, los antibióticos convencionales son más efectivos contra los microbios.
La nanotecnología antimicroorganismos que nos enferman también se pueden aplicar en una variedad de materiales: servicios de cuidados intensivos de los centros de salud, superficies de contacto en los medios de transporte público, almohadas y cobertores en los hoteles, hasta la desinfección de ambientes de trabajo, escolares, hogareños y de objetos de la vida cotidiana, como los celulares, que se pueden convertir en vehículos patogénicos.
Fuentes:
– The role of nanotechnology in combating multi-drug resistant bacteria. – J Nanosci Nanotechnol. 2014 Jul;14(7):4745-56. doi: 10.1166/jnn.2014.9527. – Gao, W., Zhang, L. Nanomaterials arising amid antibiotic resistance. Nat Rev Microbiol 19, 5–6 (2021). https://doi.org/10.1038/s41579-020-00469-5 – MARA: Using nanotechnology to fight antibiotic resistance.
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