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.
La investigación fue presentada en
la 60ª
reunión anual de la Sociedad de Biofísica, en Los Ángeles.
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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