Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte descubrieron que un polímero elástico posee propiedades antimicrobianas de amplio espectro, lo que le permite matar una variedad de virus y bacterias resistentes a los medicamentos en solo minutos, incluido Staphylococcus aureus resistente a la meticilina MRSA.
"Estábamos explorando un enfoque diferente para crear materiales antimicrobianos cuando observamos un comportamiento interesante de este polímero y decidimos explorar su potencial en mayor profundidad", dice Rich Spontak, co-autor corresponsal de un artículo sobre el trabajo y profesor distinguidode Ingeniería Química y Biomolecular en el Estado de Carolina del Norte ". Y lo que encontramos es extremadamente prometedor como un arma alternativa para los enfoques existentes relacionados con los materiales en la lucha contra los patógenos resistentes a los medicamentos. Esto podría ser particularmente útil en entornos clínicos, como hospitales oconsultorios médicos, así como instalaciones para personas mayores, donde la transmisión de patógenos puede tener consecuencias nefastas ".
Las propiedades antimicrobianas del polímero provienen de su arquitectura molecular única, que atrae el agua a una secuencia de unidades repetidas que se modifican químicamente o funcionalizan con grupos de ácido sulfónico.
"Cuando los microbios entran en contacto con el polímero, el agua en la superficie de los microbios interactúa con los grupos funcionales de ácido sulfónico en el polímero, creando una solución ácida que mata rápidamente a las bacterias", dice Reza Ghiladi, profesor asociado dequímica en NC State y co-corresponsal del autor del artículo: "Estas soluciones ácidas pueden hacerse más o menos potentes controlando el número de grupos funcionales de ácido sulfónico en el polímero".
Los investigadores probaron el polímero contra seis tipos de bacterias, incluidas tres cepas resistentes a los antibióticos: MRSA, Enterococcus faecium resistente a la vancomicina y Acinetobacter baumannii resistente al carbapenem. Cuando el 40% o más de las unidades de polímeros relevantes contienen grupos de ácido sulfónico,el polímero mató al 99.9999% de cada cepa de bacterias en cinco minutos
Los investigadores también probaron el polímero contra tres virus: un virus análogo para la rabia, una cepa de influenza y una cepa de adenovirus humano.
"El polímero fue capaz de destruir completamente la gripe y el análogo de la rabia en cinco minutos", dice Frank Scholle, profesor asociado de ciencias biológicas en NC State y coautor del artículo. "Mientras que el polímero con concentraciones más bajas delos grupos de ácido sulfónico no tuvieron un efecto práctico contra el adenovirus humano, podrían destruir el 99.997% de ese virus a niveles más altos de ácido sulfónico ".
Una preocupación de los investigadores fue que el efecto antimicrobiano del polímero podría empeorar progresivamente con el tiempo, ya que los grupos de ácido sulfónico se neutralizaban cuando interactuaban con iones cationes cargados positivamente en el agua. Sin embargo, descubrieron que el polímero podía "recargarse completamente""exponiéndolo a una solución ácida.
"En entornos de laboratorio, puede hacer esto sumergiendo el polímero en un ácido fuerte", dice Ghiladi. "Pero en otros entornos, como una habitación de hospital, simplemente puede rociar la superficie del polímero con vinagre".
Este proceso de "recarga" funciona porque cada vez que uno de los grupos de ácido sulfónico con carga negativa se combina con un catión en el agua, lo que puede suceder cuando el polímero entra en contacto con microbios, el grupo de ácido sulfónico se vuelve eléctricamente neutro.el grupo ácido es ineficaz contra los microbios. Pero cuando el polímero neutralizado se somete a ácido, esos grupos funcionales pueden intercambiar cationes unidos con protones del ácido, haciendo que los grupos de ácido sulfónico vuelvan a estar activos, y listos para matar los patógenos microbianos.
"El trabajo que hemos realizado aquí destaca un nuevo enfoque prometedor para crear superficies antimicrobianas para su uso en la lucha contra los patógenos resistentes a los medicamentos, y las infecciones adquiridas en el hospital en particular", dice Ghiladi.
"Los polímeros de bloque funcionales como este son muy versátiles, se pueden usar como medios de tratamiento de agua, actuadores suaves, células solares y membranas de separación de gases, y son benignos para el medio ambiente ya que pueden reciclarse y reutilizarse fácilmente", agrega Spontak."Estas características los hacen particularmente atractivos para un uso generalizado.
"Y este trabajo se centró en una sola serie de polímeros fabricados por Kraton Polymers", dice Spontak. "Estamos muy ansiosos por ver cómo podemos modificar aún más este y otros polímeros para retener propiedades antimicrobianas tan efectivas y de acción rápida mientras mejoramos otrosatributos que serían atractivos para otras aplicaciones "
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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