El metal líquido puede ser un 'terror Terminator' en la lucha global contra los patógenos

Jul 25, 2023

4 de agosto de 2023

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por la Universidad de Flinders

Una nueva combinación de metales líquidos se perfila como un arma secreta potencial en la lucha global contra la resistencia a los antimicrobianos, que ya está dejando a algunos antibióticos impotentes contra las "superbacterias".

Científicos de EE.UU. y Australia, dirigidos por la Universidad de Flinders, han desarrollado un tratamiento de recubrimiento metálico sencillo para vendajes, dispositivos médicos e incluso nanopartículas de fármacos que son capaces de resistir y matar bacterias.

Los investigadores del Laboratorio de Nanoingeniería Biomédica de la Universidad de Flinders, la Universidad de Sydney y la Universidad Estatal de Carolina del Norte dicen que el nuevo enfoque implica probar partículas de metal líquido a nanoescala 'GaLM' que han mejorado la biocompatibilidad y la baja citotoxicidad para las células, lo que podría aplicarse como agentes antimicrobianos seguros y eficaces.

"El galio en su estado líquido (o 'GaLM') es uno de los candidatos más prometedores para ser utilizado como agente antimicrobiano, y puede usarse de muchas maneras como metal líquido", dice el Dr. Vi Khanh Truong, investigador de la Universidad de Flinders. Autor principal de un nuevo artículo en ACS Nano.

"El estado líquido de GaLM permite combinarlo o funcionalizarlo fácilmente con otros componentes para crear diversas formas de metales antimicrobianos más eficientes".

"Además, el galio parece ser compatible con las células humanas en preparaciones y concentraciones relevantes para su actividad antimicrobiana, por lo que algún día podría administrarse por vía oral o por inyección intravenosa".

"El rendimiento antimicrobiano de este material también se activaría mediante estímulos externos (luz, campos magnéticos y calor, entre otros), lo que daría como resultado soluciones novedosas que pueden superar a las nanopartículas monometálicas antimicrobianas y pueden conducir a la próxima generación de antimicrobianos y antimicrobianos. Agentes inflamatorios a base de metales".

Dirigida por expertos internacionales en el campo, incluido el profesor Michael Dickey de EE. UU., el profesor laureado del Consejo de Investigación de Australia, Kourosh Kalantar-Zadeh, y el profesor Krasimir Vasilev, miembro del liderazgo del NHMRC de la Universidad de Flinders (todos autores del nuevo artículo de revisión), la investigación se está expandiendo en metales. estrategias antimicrobianas en una carrera para combatir las crecientes amenazas de resistencia a los antimicrobianos (RAM).

Dado que la resistencia a los antimicrobianos provoca que diferentes tipos de infecciones bacterianas, fúngicas y virales se vuelvan intratables, lo que puede provocar morbilidad y mortalidad, la terapia con fagos (virus), la inmunoterapia, la tecnología CRISPR-Cas y la terapia combinada con antibióticos son otros enfoques de investigación que se están llevando a cabo en todo el mundo.

Las estrategias actuales para el control de infecciones que se basan en antibióticos sintéticos convencionales están fallando cada vez más, y la "caja de herramientas" del tratamiento se está agotando rápidamente, dice el nuevo artículo de la ACS.

"Para empeorar las cosas, la capacidad de las bacterias de evolucionar para resistir a los antibióticos desincentiva a las compañías farmacéuticas a buscar antibióticos de próxima generación".

El Dr. Truong, del Laboratorio de Nanoingeniería Biomédica de la Universidad de Flinders, dice que el estudio ACS Nano examina cómo la combinación de galio con otros elementos "expande el ámbito de los GaLM con características sintonizables".

"A diferencia de las partículas de estado sólido, las partículas de GaLM pueden transformar dramáticamente sus configuraciones en respuesta a estímulos externos. Curiosamente, las GaLM en estado líquido pueden transformar su forma alrededor y dentro de las células".

"Además, en su estado líquido, los GaLM pueden disolverse y secuestrar elementos metálicos que luego pueden liberarse según demanda a través de estímulos. Esto es especialmente útil para mejorar la eficiencia de la liberación de fármacos".

"En comparación con los metales sólidos, los GaLM parecen ser benignos para los eucariotas (lo que indica biocompatibilidad con el tejido humano) al tiempo que conservan una potente actividad antimicrobiana".

"Es importante destacar que la actividad antimicrobiana de los GaLM, en dimensiones masivas y nanométricas, no se limita a procariotas como bacterias y cianobacterias", añade.

"Además, los GaLM ofrecen propiedades antiinflamatorias y también examinamos el papel del comportamiento de fase y las interfaces en los GaLM a nanoescala sobre las propiedades antibacterianas".

Más información: Vi Khanh Truong et al, Galio líquido metal: nanoherramientas para aplicaciones antimicrobianas, ACS Nano (2023). DOI: 10.1021/acsnano.3c06486

Información de la revista:ACS Nano

Proporcionado por la Universidad de Flinders