Un equipo de investigadores de IBM está diseñando nanopartículas que matan las bacterias abriendo agujeros en ellas. Los científicos esperan que los microbios sean menos propensos a desarrollar resistencia a este tipo de fármacos, lo que significa que podría ser utilizado para combatir el problema emergente de la resistencia a los antibióticos. Anteriormente, los fármacos de este tipo no han tenido mucho éxito en los ensayos clínicos, pero las pruebas iniciales de estas nanopartículas en animales son prometedoras.
Las bacterias resistentes a los medicamentos se han convertido en un problema importante. De acuerdo con el Centro para el Control y Prevención de Enfermedades de EE.UU., en 2005, cerca de 95.000 personas en los Estados Unidos desarrollaron una infección que puso su vida en peligro causada por estafilococos resistentes a múltiples antibióticos. Los microbios tardan sólo entre una y dos décadas en desarrollar la resistencia a los antibióticos tradicionales que atacan a una vía metabólica en concreto dentro de la célula, destaca Mary B. Chan-Park, profesora de ingeniería química y biológica de la Universidad Tecnológica Nanyang en Singapur, quien no participó en la investigación. En cambio, se cree que los fármacos que atacan las membranas celulares de los microbios es menos probable que evoquen la resistencia, o que lo hagan más lentamente, indica Chan-Park.
"Estamos tratando de generar polímeros que interactúen con los microbios de una manera muy diferente a los antibióticos tradicionales", señala James Hedrick, científico de materiales del laboratorio Almaden de IBM en San José, California. Para ello, el grupo de investigación de Hedrick sacó provecho de la labor realizada para la creación de una librería de unidades estructurales de polímeros que pueden mezclarse y combinarse para obtener nanopartículas complejas. Para producir una nanopartícula que atacaría selectivamente las membranas bacterianas y luego se descompondría en el interior del cuerpo sin causar daños, el grupo de IBM juntó tres tipos de unidades estructurales. En el centro de la secuencia de polímeros se encuentra un elemento estructural soluble en agua y adaptado para interactuar con las membranas bacterianas. En cada extremo de este elemento estructural se agrega una secuencia hidrofóbica. Cuando una pequeña cantidad de estas cadenas de polímeros se añaden al agua, las diferencias entre los extremos y el centro de la secuencia provoca que los polímeros se autoensamblen en nanopartículas esféricas cuyo caparazón está formado en su totalidad por la parte que interectuará con las células bacterianas. El trabajo se describe esta semana en la revista Nature Chemistry.
Los laboratorios de IBM no están equipados para pruebas biológicas, por lo que los investigadores colaboraron con Yan Yi Yang del Instituto Mexicano de Bioingeniería y Nanotecnología para poner a prueba las nanopartículas. Los investigadores determinaron que las nanopartículas podrían reventar y matar a las bacterias gram positivas, una extensa clase de microbios que incluye los estafilococos resistentes a los medicamentos. Las nanopartículas también mataron a hongos. Otros tipos de bacterias mortales que constan de diferentes tipos de membranas celulares no serían vulnerables a estas nanopartículas, pero los investigadores de IBM indican que están desarrollando nuevas nanopartículas que deberían poder atacar también a estas bacterias, aunque se trata de algo más difícil. "A través de la adaptación molecular", indica Robert Allen, director de química de materiales en IBM Almaden, "podemos hacer todo tipo de cosas"—diseñar partículas con la forma, carga, solubilidad en agua, u otras propiedades deseadas.
Los investigadores de IBM creen que el nuevo fármaco podría ser inyectado por vía intravenosa para tratar a personas con infecciones que ponen su vida en peligro. O también podría producirse en forma de un gel que podría aplicarse sobre las heridas para tratar o prevenir su infección.
Sin embargo, advierte Chan-Park, hasta el momento los otros fármacos que han utilizado este enfoque de perforación de la membrana no han tenido mucho éxito. Los que en la poyata de un laboratorio se han mostrado prometedores, han resultado o bien ser tóxicos para las células animales o, simplemente, no funcionaron en el complejo entorno del cuerpo humano.
Para determinar definitivamente si las nanopartículas son seguras y funcionan en las personas será necesario realizar más pruebas. Las pruebas iniciales de las partículas de IBM con células de sangre humana y en ratones vivos han sido prometedoras. Allen señala que las nanopartículas no interactúan con las células de la sangre humana porque su carga eléctrica es significativamente mayor que la de las células bacterianas. No se observaron signos de toxicidad en los ratones inyectados con las partículas y ninguno de ellos murió.
Además del desarrollo de nanopartículas capaces de atacar a otros tipos de bacterias, el grupo de IBM está trabajando en la fabricación de grandes cantidades de polímeros de diseño para aumentar la capacidad de producción actual de dos gramos hasta las cantidades del orden de los kilogramos necesarias para los ensayos clínicos más grandes. IBM no entrará en el negocio farmacéutico, comenta Allen, pero la empresa planea asociarse con una empresa del campo de la salud para licenciar los fármacos poliméricos.
Fuente: Technology Review
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