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(noticias nanowerk) Las crecientes tasas de infecciones resistentes a los medicamentos preocupan a los profesionales sanitarios de todo el mundo.
Para prevenir infecciones alrededor de los implantes, como prótesis dentales o caderas de titanio, los médicos utilizan una variedad de recubrimientos antimicrobianos, productos químicos y antibióticos. Sin embargo, estos no pueden detener las cepas resistentes a los antibióticos e incluso pueden aumentar la resistencia.
Para abordar estos desafíos, los científicos de la Universidad RMIT han desarrollado un patrón de micropuntas que se pueden grabar en implantes de titanio u otras superficies para brindar una protección eficaz y sin medicamentos contra bacterias y hongos.
El estudio del equipo fue publicado en Interfaces de materiales avanzadas (“Apoptosis de resistencias a múltiples fármacos cándida «Species on Microstructured Titanium Surfaces») probó la eficacia de la superficie de titanio modificada para matar bacterias resistentes a múltiples fármacos. cándida – un hongo potencialmente mortal responsable de una de cada diez infecciones de dispositivos médicos adquiridas en hospitales.
Las puntas especialmente diseñadas, cada una de una altura similar a la de una célula bacteriana, destruyeron aproximadamente la mitad de las células poco después del contacto.
Es significativo que la otra mitad, que no fue destruida inmediatamente, quedó inutilizable debido a las lesiones sufridas y no pudo reproducirse ni causar infección.
El posdoctorado senior Dr. Denver Linklater dijo que el análisis metabólico de la actividad de las proteínas reveló tanto Candida albicans y multirresistente Candida auris Las células fúngicas dañadas en la superficie estaban prácticamente muertas.
«El cándida «Las células dañadas fueron sometidas a un estrés metabólico severo, impidiendo el proceso por el cual se multiplican y forman una biopelícula fúngica mortal, incluso después de siete días», dijo Linklater de la Facultad de Ciencias del RMIT.
«No pudieron ser revividos en un ambiente libre de estrés y eventualmente terminaron en un proceso conocido como apoptosis o muerte celular programada».
La eficacia de la superficie contra bacterias patógenas comunes, incluidos los estafilococos, quedó demostrada en un estudio anterior publicado en materiales (“Inactivación mecánica de Estafilococo aureus Y Pseudomonas aeruginosa por sustratos de titanio con estructuras superficiales jerárquicas»).
La líder del grupo, la distinguida profesora Elena Ivanova, dijo que los últimos hallazgos arrojan luz sobre el diseño de superficies antifúngicas para prevenir la formación de biopelículas por levaduras peligrosas resistentes a múltiples fármacos.
«El hecho de que las células murieran después del contacto inicial con la superficie (algunas por ruptura y otras por muerte celular programada poco después) sugiere que no se desarrollará resistencia a estas superficies», dijo.
«Este es un hallazgo importante y también sugiere que es posible que sea necesario reconsiderar la forma en que medimos la eficacia de las superficies antimicrobianas».
En la última década, se han logrado avances en el desarrollo de superficies que matan a las superbacterias al contacto. Sin embargo, encontrar los tipos correctos de patrones de superficie para eliminar el 100% de los microbios para que algunos no sobrevivan y se vuelvan resistentes es un desafío constante.
«Este último estudio sugiere que si podemos demostrar que las superficies provocan la muerte celular programada en las células supervivientes, es decir, que mueren de todos modos, puede que no sea estrictamente necesario que todas las superficies eliminen todos los patógenos inmediatamente después del contacto», dijo.
Líder en soluciones bioinspiradas
El grupo de investigación de Materiales Mecanobiocidas Multifuncionales del RMIT ha sido líder mundial en el desarrollo de superficies antimicrobianas inspiradas en los nanopilares que cubren las alas de libélulas y cigarras durante más de una década.
La propia Ivanova fue una de las primeras en observar cómo las bacterias que se posan en las alas de un insecto separan las células mediante un patrón de nanopilares, destruyendo fatalmente las membranas.
«Es como estirar un guante de látex», dijo Ivanova. «A medida que se estira lentamente, el punto más débil del látex se adelgazará y eventualmente se romperá».
Su equipo ha pasado la última década recreando los nanopilares de estos insectos en sus propios nanopatrones. Este último avance se logró utilizando una técnica llamada grabado con plasma para crear el patrón antibacteriano y antifúngico en titanio.
Ivanova dijo que la técnica de grabado relativamente simple se puede optimizar y aplicar a una variedad de materiales y aplicaciones.
«Esta nueva técnica de modificación de superficies podría tener aplicaciones potenciales en dispositivos médicos, pero también podría optimizarse fácilmente para aplicaciones dentales o para otros materiales como bancos de acero inoxidable utilizados en la producción de alimentos y la agricultura», afirmó.
colaboración con la industria
Phuc Le, autor principal del estudio y centro de investigación conjunto de RMIT y ARC para estudiante de doctorado en fabricación de acero australiano, dijo que trabajar en estrecha colaboración con el socio industrial BlueScope Steel ha ayudado a centrar los esfuerzos en soluciones prácticas para la industria.
«Colaborar con socios de la industria fue un aspecto transformador de mi doctorado», dijo.
«Sus conocimientos de primera mano como fabricante me han aportado claridad sobre los desafíos a los que se enfrentan sus productos y me han abierto las puertas para investigar y desarrollar soluciones prácticas».
«Aunque nuestros estudios se encuentran en las primeras etapas, las perspectivas de optimización del producto son prometedoras».
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