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– El ácido úsnico (amarillo) se integra y se libera del recubrimiento de grafeno del implante. El ácido úsnico mata las bacterias (verde) y por lo tanto evita que formen biopelículas infecciosas en la superficie. Ilustración: Yen Strandqvist / Chalmers
Cortesía de Chalmers por Susanne Nilsson Lindh y Joshua Worth: Las infecciones bacterianas relacionadas con los implantes médicos suponen una gran carga para la atención médica y causan un gran sufrimiento a los pacientes de todo el mundo. Ahora, los investigadores de Chalmers han desarrollado un nuevo método para prevenir tales infecciones, al cubrir un material a base de grafeno con moléculas bactericidas.
“A través de nuestra investigación, hemos logrado unir moléculas antibacterianas insolubles en agua al grafeno y hacer que las moléculas se liberen de manera controlada y continua del material. Este es un requisito esencial para que el método funcione. La forma en que unimos las moléculas activas al grafeno también es muy simple y podría integrarse fácilmente en los procesos industriales ”, explica Santosh Pandit, investigador del Departamento de Biología e Ingeniería Biológica de Chalmers, y primer autor del estudio que fue publicado recientemente en Scientific Reports.
Ciertas bacterias pueden formar capas superficiales impenetrables, o «biopelículas», en implantes quirúrgicos, como implantes dentales y otros implantes ortopédicos, y representan un problema importante para la atención médica a nivel mundial. Las biopelículas son más resistentes que otras bacterias y, por lo tanto, las infecciones suelen ser difíciles de tratar, lo que genera un gran sufrimiento para los pacientes y, en el peor de los casos, requiere la extracción o sustitución de los implantes. Además de los efectos sobre los pacientes, esto conlleva grandes costes para los profesionales sanitarios.
El grafeno es adecuado como material de fijación.
Existe una variedad de fármacos y moléculas insolubles en agua, o hidrófobos, que pueden usarse por sus propiedades antibacterianas, pero para que se utilicen en el cuerpo, deben estar adheridos a un material, lo que puede resultar difícil y laborioso. intensivo de fabricar.
“El grafeno ofrece aquí un gran potencial para la interacción con moléculas o fármacos hidrófobos, y cuando creamos nuestro nuevo material, hicimos uso de estas propiedades. El proceso de unión de las moléculas antibacterianas se lleva a cabo con la ayuda del ultrasonido ”, dice Santosh Pandit.
En el estudio, el material de grafeno se cubrió con ácido úsnico, que se extrae de los líquenes, por ejemplo, el liquen fruticoso. Investigaciones anteriores han demostrado que el ácido úsnico tiene buenas propiedades bactericidas. Actúa evitando que las bacterias formen ácidos nucleicos, especialmente inhibiendo la síntesis de ARN y, por lo tanto, bloqueando la producción de proteínas en la célula. Se probó la resistencia del ácido úsnico a las bacterias patógenas Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis, dos culpables comunes de la formación de biopelículas en implantes médicos.
Un método simple allana el camino para futuros medicamentos
El nuevo material de los investigadores mostró una serie de propiedades prometedoras. Además de los resultados exitosos para la integración del ácido úsnico en la superficie del material de grafeno, también observaron que las moléculas de ácido úsnico se liberaban de manera controlada y continua, evitando así la formación de biopelículas en la superficie.
“Aún más importante, nuestros resultados muestran que el método para unir las moléculas hidrófobas al grafeno es simple. Allana el camino para una protección antibacteriana más eficaz de los productos biomédicos en el futuro. Ahora estamos planificando ensayos en los que exploraremos la unión de otras moléculas y fármacos hidrófobos con un potencial aún mayor para tratar o prevenir diversas infecciones clínicas ”, dice Santosh Pandit.
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