Grafeno para combatir las infecciones: «Si podemos ‘oír’ una bacteria podemos saber si está viva o muerta»
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Investigadores holandeses consiguen captar el movimiento de las bacterias mediante una membrana extremadamente sensible, un avance que planean aplicar a la lucha contra la resistencia a los antibióticos y, más adelante, contra el cáncer
La resistencia a los antibióticos se ha convertido en uno de los grandes problemas de la medicina. Las infecciones que sufren muchos pacientes durante sus ingresos hospitalarios por otras patologías dificultan o imposibitan su recuperación pues, pese a los grandes avances en el tratamiento de muchas enfermedades, un número creciente de personas termina falleciendo por superbacterias que los antibióticos actuales no son capaces de matar.
Desarrollar nuevos fármacos que acaben con ellas y concienciar a la población sobre la importancia de usarlos correctamente y sólo cuando realmente hacen falta son los dos pilares para lidiar con la resistencia a los antibióticos.
Un equipo de la Universidad Tecnológica de Delft, en Holanda, aporta esta semana un nuevo avance que puede ayudar a combatir este grave problema de salud y que tiene al grafeno y a la nanotecnología como protagonistas. Tal y como explican en la revista Nature Nanotechnology, han fabricado con este material bidimensional unas finas membranas tan sensibles que son capaces de detectar el movimiento de las bacterias o, lo que es lo mismo, el sonido que emiten al moverse, que comparan con la banda sonora de las bacterias.
Como explicaFarbod Alijani, el investigador que lidera este trabajo, "si podemos oír una bacteria podemos saber si está viva o muerta". Cuando se suministra un antibiótico para combatir una infección, la bacteria muere y el sonido se detiene, a menos que sea resistente a ese fármaco. Y eso es lo que han podido hacer en su laboratorio: capturar el levísimo sonido de bacterias individuales gracias al grafeno.
Los investigadores se dieron cuenta de esta propiedad mientras estudiaban las características mecánicas de este material basado en el carbono descubierto en 2004 por Konstantin Novoselov y Andre Geim, y apodado como el material maravilla porque es transparente, flexible, extraordinariamente resistente, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido. Características que lo hacían adecuado para una gran variedad de aplicaciones potenciales.
Se preguntaron qué ocurriría si este material extremadamente sensible entraba en contacto con un ser vivo como una bacteria aislada, así que iniciaron una colaboración con el grupo de nanobiología de Cees Dekker y el de nanomecánica de Peter Steeneken: "Nuestros experimentos se realizaron principalmente con E. coli, que es la bacteria modelo principal, y sus cepas mutantes que difieren en un solo gen que afecta a la motilidad celular [la habilidad de una célula para moverse espontánea e independientemente]. Además de E. coli, también probamos bacterias como B. Subtillis, y detectamos su sonido", detalla Farbod Alijani a través de un correo electrónico.
Cuando una sola bacteria se adhiere a la superficie de una membrana de grafeno, genera oscilaciones aleatorias con amplitudes muy bajas, de unos pocos nanómetros, que pudieron detectar, 'oyendo' el sonido que emite esa bacteria. Los resultados experimentales fueron inequívocos: si las bacterias eran resistentes al antibiótico, las oscilaciones continuaban al mismo nivel. Cuando eran susceptibles al fármaco, las vibraciones disminuían una o dos horas más tarde y luego desaparecían por completo.
Según los autores, su investigación tiene por ello grandes implicaciones para la detección de la resistencia a los antibióticos. "Actualmente estamos evaluando la aplicabilidad de esta tecnología contra una variedad de muestras de patógenos y antibióticos que actúan de diferentes formas. Nuestros resultados (aún no publicados) son muy prometedores y muestran que nuestra tecnología puede aplicarse a una gama más amplia de bacterias grampositivas y negativas, incluyendo Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus", señala.
Su objetivo es optimizar esta plataforma y validarla contra una variedad de muestras patógenas, de modo que pueda usarse como un conjunto de herramientas de diagnóstico eficaz para la detección rápida de resistencia a los antibióticos en clínicas.
Una amenaza global
¿En qué consistirán esas pruebas? ¿Se harán con un análisis de sangre? "Para esto, los avances tecnológicos están todavía en marcha en mi grupo. En no mucho tiempo, preveo que estos experimentos se realizarán con hemocultivos positivos, así como con bacterias aisladas. Creo que esta tecnología puede cambiar el paradigma actual en las pruebas de susceptibilidad a los antibióticos al hacer que el tiempo de diagnóstico y las pruebas de sensibilidad de las infecciones bacterianas pasen de unos pocos días a unas horas", afirma el científico.
Además de aplicar esta tecnología a la detección rápida de la resistencia a los antibióticos que Alijani define como "una amenaza global", considera que podrá usarse "en infecciones bacterianas en general. Por ejemplo, para la sepsis, que requiere una detección muy rápida y la administración correcta de antibióticos para salvar la vida de los pacientes. A más largo plazo, veo que la aplicación de la tecnología va más allá de las células bacterianas y, por ejemplo, puede aplicarse a las células cancerosas para probar la eficacia de los medicamentos antimitóticos [bloquean el crecimiento celular al impedir la mitosis o división celular y por ello se usan en oncología].
El investigador holandés sigue creyendo que el grafeno es un material tan prometedor como se vaticinó cuando fue sintetizado por primera vez: "Cuando se descubre cualquier material, se requiere tiempo para hacerlo madurar y llevarlo del laboratorio a la fábrica; y esto es lo que está sucediendo con el grafeno. Hay muchos avances tecnológicos, en curso no solo en mi grupo y para la detección de nanomovimientos bacterianos, sino también para fabricar otros biosensores y sensores de presión y gas de próxima generación dentro de la iniciativa insignia de grafeno de la UE, así como muchos otros grupos de investigación en todo el mundo", señala.
Fuente: El Mundo
