Material ultrafino 2D destruye superbacterias

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El material es uno de los recubrimientos antimicrobianos más delgados desarrollados hasta la fecha y es eficaz contra una amplia gama de bacterias y células fúngicas resistentes a los medicamentos, sin dañar las células humanas.

La resistencia a los antibióticos es una importante amenaza para la salud mundial, que causa al menos 700.000 muertes al año.

Sin el desarrollo de nuevas terapias antibacterianas, el número de muertos podría aumentar a 10 millones de personas al año para 2050, lo que equivale a 100 billones de dólares en costos de atención médica.

Si bien la carga para la salud de las infecciones por hongos es menos reconocida, a nivel mundial matan a alrededor de 1,5 millones de personas cada año y el número de muertes está aumentando.

Una amenaza emergente para los pacientes hospitalizados con COVID-19, por ejemplo, es el hongo común Aspergillus, que puede causar infecciones secundarias mortales.

El nuevo recubrimiento de un equipo liderado por RMIT se basa en un material 2D ultrafino que hasta ahora ha sido de interés principalmente para la electrónica de próxima generación.

Los estudios sobre el fósforo negro (BP) han indicado que tiene algunas propiedades antibacterianas y antifúngicas, pero el material nunca se ha examinado metódicamente para su posible uso clínico.

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La nueva investigación, publicada en la revista Applied Materials & Interfaces de la American Chemical Society, revela que BP es eficaz para matar microbios cuando se esparce en capas nandelgadas sobre superficies como el titanio y el algodón, que se utilizan para fabricar implantes y apósitos para heridas.

El co-investigador principal, el Dr. Aaron Elbourne, dijo que encontrar un material que pudiera prevenir las infecciones bacterianas y fúngicas fue un avance significativo.

“Estos patógenos son responsables de cargas masivas para la salud y, a medida que la resistencia a los medicamentos continúa creciendo, nuestra capacidad para tratar estas infecciones se vuelve cada vez más difícil“, dijo Elbourne, becario postdoctoral en la Facultad de Ciencias de RMIT.

“Necesitamos nuevas armas inteligentes para la guerra contra las superbacterias, que no contribuyen al problema de la resistencia a los antimicrobianos.

“Nuestro revestimiento de nanothin es un asesino de bacterias dual que funciona separando las bacterias y las células de los hongos, algo a lo que los microbios tendrán dificultades para adaptarse.

Se necesitarían millones de años para desarrollar naturalmente nuevas defensas para un ataque físico tan letal.

“Si bien necesitamos más investigación para poder aplicar esta tecnología en entornos clínicos, es una nueva dirección emocionante en la búsqueda de formas más efectivas de abordar este grave desafío de salud“.

El co-investigador principal, el profesor asociado Sumeet Walia, de la Escuela de Ingeniería de RMIT, ha dirigido previamente estudios innovadores utilizando BP para tecnología de inteligencia artificial y electrónica que imita el cerebro.

“BP se descompone en presencia de oxígeno, que normalmente es un gran problema para la electrónica y algo que tuvimos que superar con una minuciosa ingeniería de precisión para desarrollar nuestras tecnologías“, dijo Walia.

“Pero resulta que los materiales que se degradan fácilmente con el oxígeno pueden ser ideales para matar microbios; es exactamente lo que buscaban los científicos que trabajaban en tecnologías antimicrobianas.

“Así que nuestro problema fue su solución“.

A medida que la BP se degrada, oxida la superficie de las bacterias y las células fúngicas.

Este proceso, conocido como oxidación celular, finalmente funciona para destrozarlos.

En el nuevo estudio, el primer autor e investigador de doctorado Zo Shaw probó la efectividad de las capas nandelgadas de BP contra cinco cepas de bacterias comunes, incluidas E. coli y MRSA resistente a los medicamentos, así como cinco tipos de hongos, incluida Candida auris.

En solo dos horas, se destruyó hasta el 99% de las células bacterianas y fúngicas.

Es importante destacar que BP también comenzó a autodegradarse en ese tiempo y se desintegró por completo en 24 horas, una característica importante que muestra que el material no se acumularía en el cuerpo.

El estudio de laboratorio identificó los niveles óptimos de BP que tienen un efecto antimicrobiano mortal mientras dejan las células humanas sanas y completas.

Los investigadores ahora han comenzado a experimentar con diferentes formulaciones para probar la eficacia en una variedad de superficies de relevancia médica.

El equipo está dispuesto a colaborar con posibles socios de la industria para desarrollar aún más la tecnología, para lo cual se ha presentado una solicitud de patente provisional.

Fuente: RMIT Australia