jueves, 3 de marzo de 2016

APROVECHAMIENTO DE LAS PROPIEDADES ANTIBACTERIANAS DEL ÓXIDO DE GRAFENO PARA LUCHAR CONTRA LAS INFECCIONES

Confocal de imágenes de tiempo (Y;20) de Bacterias S. Aureus Atrapadas en los agregados de óxido de grafeno que se formaron después de la incubación en solución salina. Las bacterias se etiquetan en rojo y el óxido de grafeno en amarillo (Cortesía de Valentina Palmieri a Physics World.com

Según un equipo de físicos y biotecnólogos en Italia, el óxido de grafeno tiene propiedades antibacterianas y antifúngicas y es eficaz contra cuatro patógenos humanos importantes. El recubrimiento de instrumentos y dispositivos médicos en el material a base de carbono podría ayudar a reducir las infecciones, especialmente después de una operación, así como reducir el uso de antibióticos y la resistencia a los antibióticos, dicen los investigadores.

El grafeno es una lámina de átomos de carbono que tiene  un átomo de espesor, con muchas propiedades únicas. 
El óxido de grafeno es un material en capas hecha de láminas de grafeno oxigenadas con moléculas tales como epóxido y carboxilo, y con grupos hidroxilo (*) en su superficie. Es fácil y barato de fabricar mediante la oxidación del grafito, y se puede mezclar con diferentes polímeros para ajustar sus propiedades.

Nano-cuchillo
Si bien esto no es la primera vez que se han informado de las propiedades antimicrobianas del óxido de grafeno, los investigadores, con base en la Universidad Católica del Sagrado Corazón y el Instituto de Sistemas Complejos en Roma, dicen que los resultados anteriores han sido contradictorios. 
En su lugar, tuvo como objetivo analizar cómo el tamaño y la concentración  de láminas de óxido de grafeno afecta a su acción antimicrobiana. La investigadora principal, Valentina Palmieri explica que la eficacia antimicrobiana del óxido de grafeno "depende de su tamaño, la exposición bacteriana a la de otras consideraciones experimentales y materiales".

El equipo examinó el efecto del óxido de grafeno en tres bacterias: El Staphylococcus aureus y Enterococcus faecalis, que a la vez causa diversas infecciones oportunistas y adquiridas en el hospital, y el Escherichia coli , que pueden causar una grave intoxicación   si está en la comida. Encontraron que 200 hojas nm de óxido de grafeno en una solución de agua mataron a alrededor de 90% de S. aureus y E. faecalis , y alrededor del 50% de E. coli en menos de dos horas.  El óxido de grafeno fue eficaz contra las bacterias, incluso en concentraciones por debajo de 10 mg/ml. Hay tres componentes a las propiedades antibacterianas del material. "Hojas- de óxido de grafeno pueden cortar las membranas bacterianas actuando como un nano-cuchillo, envuelve las bacterias como una manta deteniendo su crecimiento al oxidar los componentes celulares bacterianas," dice Palmieri. El equipo también encontró que el óxido de grafeno era eficaz contra el hongo Candida albicans , que causa infecciones fúngicas oportunistas, como la candidiasis, con una eficacia similar a la encontrada con E. coli.

Duro con la resistencia
La resistencia a los antibióticos es un problema creciente. En Europa mueren alrededor de 25.000 personas cada año por infecciones bacterianas resistentes. Sin nuevos agentes antibacterianos, los procedimientos médicos de rutina y las operaciones podrían pronto llegar a ser imposibles. Palmieri dice que mientras que las bacterias evolucionan rápidamente resistiendo a los antibióticos, el "mecanismo antibacteriano del óxido de grafeno, basadas tanto en la lesión mecánica y la oxidación química" hace que sea difícil para que se desarrolle una resistencia.
Los investigadores también señalan que el óxido de grafeno se puede mezclar con polímeros biocompatibles para hacer un recubrimiento antibacteriano adecuado para el equipo médico susceptible a la colonización bacteriana, tales como catéteres. Las herramientas quirúrgicas revestidas con el material, por ejemplo, podría matar las bacterias. Esto podría reducir la necesidad de antibióticos, disminuir las infecciones post-operatorias y acortar  los tiempos de recuperación. El equipo de investigación fue parte de un proyecto financiado por la Unión Europea, denominado VANGUARD , que está poniendo a prueba la viabilidad de utilizar plataformas  de óxido de grafeno para ayudar a reparar y regenerar tejidos dañados y los órganos.

"Estas aplicaciones pueden ser revolucionarias para el tratamiento de las infecciones adquiridas en los hospitales, especialmente para los pacientes inmunocomprometidos," dice Palmieri. "El bajo costo de óxido de grafeno hace que sea particularmente relevante para el control de la infección en los países de bajos ingresos."

Laura Piddock, directora de Acción Antibiótica y del asiento de participación pública en la Sociedad Británica de Quimioterapia Antimicrobiana, dijo al physicsworld.com que la investigación es “Interesante y podría servir de base para un agente preventivo; sin embargo, hay un largo camino para demostrar que esto se puede convertir en un medicamento que es seguro y eficaz”.

El equipo de Palmieri ahora planea probar el efecto del óxido de grafeno en otros patógenos, como las bacterias resistentes a los antibióticos, resistente a la meticilina S. aureus (MRSA), a los virus, y otros hongos.

Sobre el Autor
Michael Allen es un escritor de ciencia con sede en Bristol, Reino Unido
Fuente: PhysicsWorld.com / Wikipedia
Traducción libre por Soca

(*) El grupo de hidroxilo es un grupo funcional formado por un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno, característicos de los alcoholes, fenoles y ácidos carboxílicos entre otros compuestos orgánicos.

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