Los investigadores han desarrollado una nueva técnica para matar bacterias en segundos utilizando nanodiscos y luz de oro altamente porosos, según un estudio publicado hoy en Materiales ópticos expresos , una revista publicada por The Optical Society. El método podría algún día ayudar a los hospitales a tratar algunas infecciones comunes sin usar antibióticos, lo que podría ayudar a reducir el riesgo de propagación de la resistencia a los antibióticos.
"Mostramos que todas las bacterias fueron asesinadas bastante rápido ... en 5 a 25 segundos. Ese es un proceso muy rápido", dijo el autor correspondiente Wei-Chuan Shih, profesor del departamento de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad deHouston, Texas.
Los científicos crean nanopartículas de oro en el laboratorio al disolver el oro, reduciendo el metal en piezas desconectadas cada vez más pequeñas hasta que el tamaño deba medirse en nanómetros. Un nanómetro equivale a una billonésima parte de un metro. Un cabello humano mide entre 50,000 y 100,000 nanómetros endiámetro. Una vez miniaturizadas, las partículas se pueden fabricar en varias formas, incluidas varillas, triángulos o discos.
Investigaciones anteriores muestran que las nanopartículas de oro absorben la luz con fuerza, convirtiendo los fotones rápidamente en calor y alcanzando temperaturas lo suficientemente altas como para destruir varios tipos de células cercanas, incluidas las células cancerosas y bacterianas.
En 2013, Shih y sus colegas de la Universidad de Houston crearon un nuevo tipo de nanopartículas en forma de disco de oro que mide unos pocos cientos de nanómetros de diámetro. Los discos están llenos de poros, lo que le da a las partículas una apariencia de esponja queayuda a aumentar su eficiencia de calentamiento mientras mantiene su estabilidad, dijo Shih.
En el nuevo trabajo, los investigadores se propusieron probar las propiedades antimicrobianas de sus nuevas nanopartículas cuando son activadas por la luz. Crecieron bacterias en el laboratorio, incluso E. coli y dos tipos de bacterias resistentes al calor que prosperan incluso en los entornos más abrasadores, como las aguas termales del Parque Nacional de Yellowstone.
Luego, colocaron las células bacterianas en la superficie de un recubrimiento de una sola capa de los pequeños discos y brillaron cerca de la luz infrarroja de un láser sobre ellas. Luego, utilizaron pruebas de viabilidad celular e imágenes SEM para ver qué porcentaje de células sobrevivieron alprocedimiento.
Utilizando una cámara termográfica, el equipo de investigación demostró que la temperatura de la superficie de las partículas alcanzó temperaturas de hasta 180 grados Celsius casi instantáneamente, "entregando choques térmicos" en la matriz circundante. Como resultado, todas las células bacterianas fueron destruidasen 25 segundos, informan los investigadores
E. coli resultó ser más vulnerable al tratamiento; todas sus células estaban muertas después de solo cinco segundos de exposición al láser. Los otros dos tipos de bacterias requirieron los 25 segundos completos, pero aún así es mucho más rápido que los métodos tradicionales de esterilización, como hervir agua o usarLos hornos de calor seco, que pueden tomar de minutos a una hora para funcionar, dijo Shih. Y es "considerablemente más corto" que lo que otros conjuntos de nanopartículas han demostrado en estudios recientes, escriben los investigadores. El tiempo necesario para alcanzar niveles similares de muerte celular enesos estudios varían de 1 a 20 minutos.
En los ensayos de control, los investigadores encontraron que ni los discos de oro ni la luz del láser solo mataban casi tantas células.
La técnica tiene importantes aplicaciones biomédicas potenciales, dijo Shih. Actualmente, los investigadores están investigando el uso de las partículas como un recubrimiento simple para los catéteres para ayudar a reducir la cantidad de infecciones del tracto urinario en los hospitales.
"Cualquier tipo de procedimiento activado por luz sería mucho más fácil de implementar al lado de la cama de un paciente", en lugar de retirar y potencialmente reemplazar el catéter cada vez que necesita limpiarse, dijo.
Otra posible aplicación que están explorando es integrar las nanopartículas con membranas de filtro en pequeños filtros de agua, dijo, para ayudar a mejorar la calidad del agua.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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