La nanopartícula aumenta la eficacia de los antibióticos hasta 10 veces
6 de febrero de 2020
André Julião | Agência FAPESP – Investigadores brasileños desarrollaron una nanopartícula que, cuando se inyecta en el torrente sanguíneo, es capaz de transportar moléculas de antibióticos directamente a la bacteria Escherichia coli . En el sitio de la infección, el material se adhiere a la pared del microorganismo y libera el medicamento de manera controlada, lo que aumenta la efectividad del tratamiento hasta 10 veces.
La innovación se desarrolló con el apoyo de FAPESP en el Laboratorio Nacional de Nanotecnología (LNNano) del Centro Nacional de Investigación de Energía y Materiales (CNPEM), en Campinas. Colaboraron científicos de la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp) y la Universidad Federal de Pernambuco (UFPE). Los resultados se describieron en la revista Advanced Functional Materials y se presentaron en la portada de la revista.
“La resistencia a los antibióticos es un problema global de salud pública. Una solución es crear nuevas formas de eliminar las bacterias, y las nanopartículas pueden ser una opción. El problema es que estos microorganismos tienen una pared celular compleja muy pequeña y, por lo tanto, no hay muchos puntos de anclaje, es decir, lugares donde la nanopartícula puede conectarse y actuar ”, explicó Mateus Borba Cardoso , investigador de la Agencia FAPESP . CNPEM y coordinador de trabajo.
El grupo Campinas trabaja en el desarrollo de nanopartículas que pueden usarse para combatir, además de bacterias, virus y células tumorales ( lea más en: agencia.fapesp.br/31786 ).
En el estudio publicado recientemente, el antibiótico tetraciclina se encapsuló en nanopartículas de sílice recubiertas con una capa de gluconamida, un tipo de carbohidrato. La formulación se colocó luego para interactuar in vitro con la bacteria E. coli , utilizada como modelo de estudio.
“La pared bacteriana está compuesta de moléculas de lipopolisacárido, un carbohidrato complejo. Buscamos otro tipo de carbohidrato capaz de unirse a la pared y la gluconamida demostró ser la mejor opción ”, dijo Cardoso.
Según el investigador, la idea es promover una acción selectiva, atacando directamente a las bacterias y liberando una dosis de medicamento suficiente para eliminarlas. En teoría, dicha estrategia ayudaría a prevenir la aparición de microorganismos resistentes a la droga.
En comparación con las formas más comunes de administración de medicamentos, la nanopartícula demostró ser de cinco a 10 veces más eficiente en la eliminación de bacterias.
“El protocolo convencional proporciona la administración de una dosis del medicamento suficiente para circular por varias partes del cuerpo hasta llegar a las bacterias. Gran parte del ingrediente activo se degrada en el camino y solo una fracción realmente alcanza el objetivo. Con la nanopartícula se optimizó el tratamiento ”, explicó el investigador.
La primera autora del artículo es Larissa Brentano Capeletti , quien realizó el trabajo en LNNano-CNPEM durante una pasantía post-doctoral, con el apoyo de FAPESP.
Partículas invisibles
Para obtener evidencia de que la nanopartícula llegaría a la bacteria después de ser inyectada en el torrente sanguíneo, los investigadores debían probar si el sistema inmunitario la reconocería y eliminaría.
“Un gran desafío cuando una nanopartícula está en la sangre es pasar indemne por proteínas especializadas en la detección de invasores. Se adhieren a cuerpos extraños para indicar a los mecanismos de defensa el objetivo a eliminar. Cuando esto ocurre, el tratamiento no es efectivo «, dijo Cardoso.
Una de las ventajas de la gluconamida es que no interactúa con estas proteínas de defensa. Las pruebas realizadas con suero bovino fetal, un modelo utilizado para imitar las proteínas de la sangre humana, mostraron que la nanopartícula no indujo la formación de coronas, un grupo de proteínas que indican la invasión. Este resultado sugiere que el sistema inmunitario no detectaría la nanopartícula.
Además de esta prueba, los investigadores sometieron la nanopartícula a muestras de sangre humana. La interacción no tuvo efecto sobre los glóbulos rojos, lo que indica que la nanopartícula no es tóxica. La misma partícula sin el recubrimiento de gluconamida, a su vez, resultó ser dañina para las células sanguíneas.
El grupo ahora está trabajando en la mejora estructural de la nanopartícula. El objetivo es garantizar que, después de que el fármaco se libere en el sitio de la infección, el material se degrade y pueda eliminarse del cuerpo.
El artículo Orientación de bacterias gramnegativas mediada por las interacciones carbohidrato – carbohidrato inducidas por nanopartículas de superficie modificada (doi: 10.1002 / adfm.201904216), por Larissa Brentano Capeletti, Jessica Fernanda Affonso de Oliveira, Lívia Mesquita Dias Loiola, Flávia Elisa Galdino, Flávia Elisa Galdino Ewerton da Silva Santos, Thereza Amélia Soares, Raúl de Oliveira Freitas y Mateus Borba Cardoso, se pueden leer en: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904216 .