CIENCIA. "Taladros" moleculares para matar bacterias y rompen la resistencia a los antibióticos

ciencia médica, nanotecnología, microbiología, bacterias

 

Las membranas de las bacterias infecciosas no son rival para las máquinas moleculares desarrolladas en la Universidad de Rice. Las máquinas se activan con luz visible y perforan las bacterias, matándolas. Los taladros también podrían romper la resistencia evolucionada de los microorganismos a los antibióticos al dejar entrar los medicamentos. Fuente: Tour Research Group/Rice University

Se ha enseñado a las máquinas moleculares que matan bacterias infecciosas a ver su misión bajo una nueva luz.

Se han desarrollado nuevos taladros a nanoescala que son efectivos para matar bacterias. Estas nuevas máquinas moleculares se activan con la luz visible y pueden perforar las membranas celulares de las bacterias en solo dos minutos. Como las bacterias no tienen defensas naturales contra este mecanismo, podría ser una estrategia útil para tratar las bacterias resistentes a los antibióticos.

La última iteración de taladros a nanoescala desarrollados en la Universidad de Rice se activa con luz visible en lugar de ultravioleta (UV), como en versiones anteriores. Estos también han demostrado ser efectivos para matar bacterias a través de pruebas en infecciones reales.

El equipo investigador de Rice  probó con éxito seis variantes de máquinas molecularesTodos ellos perforaron las membranas de las bacterias gramnegativas y grampositivas en tan solo dos minutos. La resistencia fue inútil para las bacterias que no tienen defensas naturales contra los invasores mecánicos. Eso significa que es poco probable que desarrollen resistencia, lo que podría ofrecer una estrategia para derrotar a las bacterias que se han vuelto inmunes a los tratamientos antibacterianos estándar con el tiempo.

Los antibióticos no podrán evitar que 10 millones de personas al año mueran de infecciones bacterianas. Pero esto realmente los detiene.

El innovador estudio se ha publicado en la revista Science Advances .

Los esquemas muestran dos variantes de máquinas moleculares activadas por luz desarrolladas en la Universidad de Rice que perforan y destruyen bacterias resistentes a los antibióticos. Las máquinas podrían ser útiles para combatir enfermedades infecciosas de la piel. Fuente: Tour Research Group/Universidad Rice


Debido a que la exposición prolongada a los rayos UV puede ser dañina para los humanos, el laboratorio de Rice ha estado refinando sus moléculas durante años. La nueva versión obtiene su energía de una luz aún azulada a 405 nanómetros, haciendo girar los rotores de las moléculas entre 2 y 3 millones de veces por segundo.

Otros investigadores han sugerido que la luz en esa longitud de onda tiene propiedades antibacterianas leves propias, pero la adición de máquinas moleculares la sobrealimenta. Las infecciones bacterianas como las que sufren las víctimas de quemaduras y las personas con gangrena serán los primeros objetivos.

Las nanomáquinas se basan en el trabajo ganador del Premio Nobel de Bernard Feringa , quien desarrolló la primera molécula con un rotor en 1999 y consiguió que el rotor girara de forma fiable en una dirección. El equipo investigador presentó sus ejercicios avanzados en un artículo de Nature de 2017 .

Las primeras pruebas del laboratorio de Rice de las nuevas moléculas en modelos de infección de heridas por quemaduras confirmaron su capacidad para matar rápidamente las bacterias, incluido el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina, una causa común de infecciones de la piel y los tejidos blandos que fue responsable de más de 100.000 muertes en 2019.

Los investigadores también encontraron que las nanomáquinas rompen eficazmente las biopelículas y las células persistentes, que se vuelven inactivas para evitar los medicamentos antibacterianos.

Al igual que con las versiones anteriores, las nanonuevas máquinas también prometen revivir medicamentos antibacterianos considerados ineficacesLa perforación a través de las membranas de los microorganismos permite que medicamentos que de otro modo serían ineficaces ingresen a las células y superen la resistencia intrínseca o adquirida del microbio a los antibióticos.

Más información: Ana L. Santos et al, Light-activated molecular machines are fast-acting broad-spectrum antibacterials that target the membrane, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm2055www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm2055

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La Crónica del Henares: CIENCIA. "Taladros" moleculares para matar bacterias y rompen la resistencia a los antibióticos
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