LAS NANOPARTÍCULAS ANTIBACTERIALES

La adhesión, colonización de las superficies y proliferación bacteriana es una preocupación seria y creciente en la vida cotidiana, y es responsable de daños significativos en varias industrias, incluyendo textiles, tratamiento de aguas, transporte marino, medicina y envasado de alimentos. Las biopelículas son agregados microbianos que se adhieren a una superficie y representan el 80% de las infecciones que conducen a un aumento a la morbilidad de pacientes. Según estudios, bacterias como la Staphylococcus aureus resistente a la meticilina-antibiótico (MRSA) puede sobrevivir varios días en la superficie de materiales utilizados en los sistemas de salud. A pesar de los enormes esfuerzos de los académicos, investigadores e industria, no se ha encontrado una solución general para restringir el crecimiento bacteriano.

Una de las aproximaciones para contrarrestar la actividad bacteriana ha sido el uso de desinfectantes como el peróxido de hidrógeno, el hipoclorito, etc. No obstante, los productos basados en estos componentes tienen una corta duración de acción y problemas de toxicidad ambiental. Cada vez más, surgen materiales antimicrobianos capaces de inhibir o matar a los microbios en su superficie o en sus alrededores, pero clínicamente tienen déficits significativos, tales como actividad antimicrobiana deficiente, problemas con resistencia microbiana y dificultad de funcionamiento en un entorno dinámico. Por lo tanto, existe la necesidad de materiales antibacterianos y de prevención de biopelículas efectivos a largo plazo para satisfacer las demandas de la biomedicina. Dicho esto, el desarrollo de nanomateriales constituye actualmente un enfoque muy prometedor.  Los nanomateriales son aquellos materiales que presentan tamaños entre 1-100 nm en cualquiera de sus dimensiones y que pueden tener diferentes estructuras: nanopartículas, nanocubos, nanorods, entre otras, siendo las nanopartículas las estructuras más convencionales.

Los nanomateriales han surgido como agentes antimicrobianos eficaces, gracias a su tamaño nanométrico (1-100 nm) presentan una alta relación superficie/volumen lo que aumenta su reactividad e interacción selectiva contra los virus y las bacterias. La mayoría de los mecanismos de resistencia a antibióticos son irrelevantes para las nanopartículas (NPs) porque el modo de acción de las nanopartículas es el contacto directo con la pared celular bacteriana, sin la necesidad de penetrar en la célula. Esto aumenta la esperanza de que las NPs sean menos propensas a promover la resistencia frente a las bacterias.

Las nanopartículas metálicas han demostrado alta eficiencia en la remoción e inhibición de bacterias Gram positivas (Staphylococcus aureus y Bacillus subtilis) y Gram negativas (Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa). Así mismo, se ha encontrado que pueden eliminar algunos virus como el H1N1, la hepatitis, y el coronavirus.

Los principales mecanismos de acción de las nanopartículas contra los  microorganismos son: (1) interacción electrostática con la pared celular de la bacteria, la carga positiva de los metales se adhiere a la pared celular de bacteria que tiene carga negativa generando la ruptura de esta misma (2) inhibición de la replicación del ADN, lo cual impide la reproducción celular (3) generación de especies reactivas de oxígeno, las cuales generan un estrés oxidativo de la célula y por consiguiente su muerte.

Desde el ámbito aplicativo, los nanomateriales antibacteriales han sido de interés para conferirle propiedades bactericidas y bacteriostáticas a distintas superficies como telas, plásticos y recubrimientos.

La aparición constante de microorganismos multiresistentes (bacterias, virus, hongos), ha elevado el esfuerzo por la búsqueda de materiales antibacterianos, que sean efectivos para su aplicación en áreas tan diversas como la industria textil, alimentación animal, el tratamiento de aguas, industria médica, farmacéutica y cosmética. Es bien conocido que agentes antibacterianos inorgánicos tales como las nanopartículas de plata, de cobre, de óxido de zinc y de óxido de cobre, han atraído una atención especial a lo largo del tiempo, debido a su estabilidad y a que no presentan problemas de bioseguridad. Aun así, recién las nanopartículas de dióxido de titanio han venido ganando atención para aplicaciones biomédicas, dado que estas partículas se vuelven antibacteriales mediante un proceso de fotoactivación y presentan absorción de ciertas longitudes de onda que dependen de su fase inorgánica (anatasa, rutilo o brookita). No obstante, la actividad fotocatalítica del dióxido de titanio oscila en la región UV (ƛ>387nm), y ello ha representado el mayor esfuerzo en investigación, en búsqueda de conseguir que el dióxido de titanio tenga función de autodesinfección en la región de luz visible, aumentándose así sus aplicaciones en la industria biomédica. En este artículo se realizó una revisión crítica de la literatura disponible, sobre el uso de nanopartículas para materiales antibacterianos y aplicaciones del dióxido de titanio, haciéndose énfasis en el mecanismo de acción de estas partículas con sistemas biológicos y posibles modificaciones para mejorar su actividad fotocatalítica mediante la interacción con luz visible.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *