Almería se une a la lucha contra infecciones hospitalarias con nuevas nanopartículas antibacterianas

Un equipo de investigación internacional, liderado por el Instituto de Investigaciones Químicas, un centro mixto del CSIC y la Universidad de Sevilla, ha desarrollado nanopartículas metálicas capaces de eliminar la bacteria Staphylococcus aureus, conocida por su asociación con infecciones hospitalarias y su creciente resistencia a los antibióticos. Este proyecto ha contado con la colaboración de instituciones como la Universidade Nova de Lisboa en Portugal, la Universidad de Toulouse en Francia, el Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology en Alemania y la Universidad Autónoma de Barcelona.

Las nanopartículas han sido sometidas a pruebas en laboratorio, lo que abre nuevas posibilidades para el diseño de estrategias antimicrobianas más allá de las convencionales. Los investigadores sugieren crear agentes antimicrobianos biomiméticos, inspirados en sistemas naturales que combinan nanomateriales con biomoléculas orgánicas. Esta metodología podría facilitar el desarrollo futuro de nuevos sistemas con propiedades antifúngicas, anticancerígenas o antimicrobianas.

Nueva combinación para una mayor eficacia

La innovación radica en la combinación de dos componentes que individualmente carecen de actividad antibacteriana. Por un lado, se utilizan nanopartículas diminutas de rutenio, un metal comúnmente empleado en química y catálisis. Por otro lado, se incorpora una molécula orgánica derivada del uracilo, componente esencial del material genético. La integración de ambos elementos en una estructura nanométrica permite que actúen conjuntamente para eliminar bacterias.

Según explica el equipo investigador en su artículo ‘Ru Nanoparticles Ligated by an N-Heterocyclic Carbene Derived from Uracil Nucleoside as Selective Antimicrobial Agents’, publicado en la revista Inorganic Chemistry, esta combinación produce un efecto sinérgico; es decir, el metal y la molécula orgánica colaboran eficazmente. “Nuestro objetivo era diseñar un agente antimicrobiano activo contra bacterias problemáticas, pero al mismo tiempo selectivo y con baja toxicidad”, señala Luis Miguel Martínez, investigador del Instituto de Investigaciones Químicas.

Método eficiente y sostenible

Para crear estas nanopartículas, los científicos desarrollaron un método sencillo que permite su obtención en un solo paso. Combinando un precursor de rutenio con una molécula orgánica derivada del uracilo, este último actúa como molde para estabilizar y controlar el tamaño de las nanopartículas. De forma similar a una receta culinaria, este ingrediente guía hace que el metal se agrupe en partículas pequeñas y evita la formación de bloques grandes.

Este sistema no solo mejora la eficiencia del proceso al realizarlo a baja temperatura y sin generar residuos innecesarios, sino que también simplifica la producción al llevarse a cabo en un único reactor. Tras obtener las nanopartículas, los investigadores confirmaron su tamaño y forma mediante técnicas avanzadas de microscopía electrónica. “Utilizamos un microscopio electrónico potente para observar cómo se disponen los átomos y su estructura cristalina”, indica Martínez.

Eficacia selectiva frente a infecciones

Para evaluar su capacidad antimicrobiana, los investigadores compararon distintos materiales: el derivado del uracilo por separado, un complejo similar de rutenio y nanopartículas sin biomoléculas. Los resultados mostraron que únicamente las nanopartículas más pequeñas recubiertas con uracilo presentaban actividad antibacteriana.

Además, se constató que esta actividad era selectiva; las nanopartículas activadas eran eficaces contra Staphylococcus aureus, pero no mostraban efecto sobre otras bacterias. Esto resalta su potencial terapéutico dado que uno de los principales retos al utilizar agentes antimicrobianos es evitar efectos adversos sobre otros microorganismos o fomentar resistencias. “Diseñar compuestos que actúen selectivamente es fundamental para desarrollar nuevos tratamientos”, añade Martínez.

Afrontando el desafío de las resistencias bacterianas

Los próximos pasos del grupo investigador incluirán probar otras combinaciones biomiméticas entre biomoléculas orgánicas y nanopartículas metálicas para crear nuevos materiales con aplicaciones biomédicas destinadas a combatir infecciones difíciles. Este trabajo ha recibido financiación por parte de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación, así como recursos propios del Instituto de Investigaciones Químicas.