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La enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), causada por el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus tipo 2 (SARS-CoV-2), ha afectado gravemente a la economía mundial y los sistemas de salud. En consecuencia, ha habido preocupaciones sobre la fabricación de equipos de protección personal (PPE) basados en fibras antimicrobianas para prevenir la transmisión de patógenos peligrosos.
![Antimicrobianos basados en nanopartículas probados contra el SARS-CoV-2](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39536_16600623230301865.jpg)
Estudio: Cuestionando las nanopartículas de ZnO, Ag y Ag/ZnO como agentes antimicrobianos para textiles: ¿Garantizan una protección completa contra las bacterias y el SARS-CoV-2? Fuente de la imagen: neative/Shutterstock.com
Se desarrollaron tejidos de algodón antimicrobianos a base de plata (Ag), óxido de zinc (ZnO) y nanopartículas de Ag/ZnO en un artículo publicado en Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. Por el contrario, su actividad antimicrobiana se evaluó estafilococo aureus (S. aureus) y Escherichia coli (E. coli), junto con actividad antiviral frente al SARS-CoV-2 y actividad fotocatalítica.
Los resultados mostraron que las sustancias fabricadas a base de nanopartículas antimicrobianas eran activas contra la bacteria. Sin embargo, estas sustancias solo pudieron reducir parte del SARS-CoV-2 por un corto tiempo. Solo se dañaron las partículas de la superficie viral, mientras que el ARN del SARS-CoV-2 permaneció intacto.
SARS-CoV-2 y nanopartículas antimicrobianas
El SARS-CoV-2 tiene una estructura de envoltura y contiene un único ARN de cadena positiva como sustrato genético. El SARS-CoV-2 tiene el potencial de permanecer activamente infeccioso en la superficie de las materias primas y los tejidos utilizados en la fabricación de equipos de protección personal (PPE).
En consecuencia, se han realizado varios esfuerzos para desarrollar materiales funcionales antimicrobianos que puedan desactivar rápidamente el SARS-CoV-2. Aunque la tela de algodón per se no tiene capacidad antimicrobiana, el tratamiento de la superficie de estos materiales con nanopartículas antimicrobianas puede ayudar a obtener EPP bioseguro.
ZnO y Ag pueden inhibir el crecimiento de una variedad de microorganismos y se utilizan en investigación académica e industrial. Por lo tanto, debido a su propiedad antimicrobiana intrínseca, pueden destruir diversas bacterias y virus debido a la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) inducidas por la liberación de iones metálicos.
Los nanomateriales varían en tamaño de 1 a 100 nanómetros. Las nanopartículas antimicrobianas mostraron propiedades antibacterianas de amplio espectro contra bacterias grampositivas y gramnegativas. Por ejemplo, estudios previos mencionaron que las nanopartículas antimicrobianas basadas en ZnO eran activas contra S. aureusy las nanopartículas antimicrobianas basadas en Ag muestran actividad antimicrobiana dependiente de la concentración contra E. coli y Pseudomonas aeruginosa.
El mecanismo de acción de las nanopartículas antimicrobianas sigue uno de tres modelos: liberación de iones metálicos, inducción de estrés oxidativo o mecanismos no oxidativos. Estos tres tipos de mecanismos pueden ocurrir simultáneamente. Estudios anteriores han sugerido que las nanopartículas antimicrobianas basadas en Ag pueden promover la neutralización de la carga superficial de la membrana bacteriana y alterar su penetrabilidad, lo que en última instancia conduce a la muerte de la bacteria.
Nanopartículas antimicrobianas de ZnO, Ag y Ag/ZnO contra el SARS-CoV-2
En el presente trabajo se prepararon nanopartículas de plata (Ag), óxido de zinc (ZnO) y Ag/ZnO por sonoquímica y se fijaron sobre la superficie de la tela de algodón. El resultado de la investigación mostró que estas nanopartículas no mostraron una actividad antimicrobiana efectiva contra el SARS-CoV-2 cuando se incorporaron a las fibras de algodón.
Por otro lado, las fibras de algodón recubiertas superficialmente con nanopartículas producidas artificialmente contrarrestan las propiedades antibacterianas. S. aureus (bacterias grampositivas) y E. coli (Bacterias Gram-negativo). Por otro lado, las nanopartículas antimicrobianas a base de Ag fijadas a fibras de algodón mostraron un efecto bactericida E. coli, Las nanopartículas antimicrobianas a base de ZnO mostraron efectos importantes sobre el diámetro de inhibición S. aureus.
Las nanopartículas antimicrobianas basadas en Ag promovieron la liberación de Ag+ Estrés oxidativo inducido por iones y ROS. Además, la interacción de Ag+ Los iones con proteínas de transporte interrumpieron la replicación o transcripción del ADN y dañaron irreversiblemente la célula bacteriana a través de la interacción electrostática de Ag+ Iones con membrana bacteriana cargada negativamente.
Además, ROS alteró la membrana celular bacteriana al inducir estrés oxidativo y destruir las biomoléculas involucradas en la construcción de la membrana celular. Además, las nanopartículas antimicrobianas basadas en Ag/ZnO mostraron una mayor zona de inhibición contra E. coli como contrapartes individuales basadas en ZnO o Ag.
Conclusión
En general, las telas de algodón recubiertas con nanopartículas antimicrobianas basadas en Ag/ZnO mostraron un mayor rendimiento de fotoactividad que sus contrapartes de Ag/ZnO. Además, el tratamiento sonoquímico de nanopartículas de ZnO con nanopartículas de Ag redujo la brecha de banda óptica de las primeras.
El nivel de nanopartículas antimicrobianas afectó la actividad bactericida del tejido de algodón. Las fibras de algodón recubiertas con Ag, ZnO y nanopartículas híbridas antimicrobianas de Ag/ZnO redujeron la cantidad de viriones de SARS-CoV-2 entre un 10 y un 20 % después de 15 minutos de contacto.
Además, los datos obtenidos de la biología molecular sugirieron que las nanopartículas antimicrobianas cebadas alteraron los componentes estructurales en la superficie de las partículas infecciosas de SARS-CoV-2. Sin embargo, el ARN viral no se vio afectado, lo que indica una actividad antimicrobiana ineficiente contra el SARS-CoV-2.
A pesar del consejo de las autoridades reguladoras internacionales de que los desinfectantes podrían inactivar el SARS-CoV-2, las nanopartículas antimicrobianas Ag, ZnO y Ag/ZnO híbridas preparadas no mostraron la capacidad antimicrobiana suficiente de las fibras de algodón para proteger los viriones del SARS-CoV-2 para desactivarlos. Además, el contenido de nanopartículas antimicrobianas de ZnO afectó las brechas de banda óptica de las nanopartículas híbridas de Ag/ZnO y la actividad bactericida de las fibras de algodón contra S. aureus.
Relación
Silva DJD, Duran A, Cabral AD, Fonseca FLA, Bueno RF, Rosa DS. (2022). Cuestionando las nanopartículas de ZnO, Ag y Ag/ZnO como agentes antimicrobianos para textiles: ¿Garantizan una protección total contra las bacterias y el SARS-CoV-2? Revista de Fotoquímica y Fotobiología B: Biología. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S101113442200152X
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