Repelente y hostil a las bacterias
Yluros de azufre poliméricos zwitteriónicos: revestimiento antiincrustante con efecto sinérgico
Las bacterias que se acumulan formando biopelículas en las superficies de implantes, catéteres, tubos respiratorios y otros componentes médicos constituyen un grave peligro para la salud. En la revista Angewandte Chemie, un equipo de investigación de los Países Bajos ha presentado un nuevo material basado en poli(ylides de azufre) que, aplicado como recubrimiento, inhibe eficazmente este proceso conocido como fouling. El recubrimiento minimiza la adhesión de las bacterias a las superficies y, además, es bactericida y no afecta a las células de los mamíferos.
Las bacterias organizadas en biopelículas son especialmente tenaces y a menudo resistentes a los antibióticos. Se calcula que el 65% de las infecciones adquiridas en los hospitales tienen su origen en las biopelículas. La causa suele ser la contaminación con bacterias infecciosas de la piel del paciente o patógenos que circulan por el torrente sanguíneo. El primer paso es la adhesión de las bacterias a una superficie. Para inhibirla, las superficies expuestas reciben revestimientos antiincrustantes, generalmente de polietilenglicol (PEG). El PEG se une a las moléculas de agua, que forman una capa de hidratación, una barrera eficaz contra la adsorción no deseada de biomoléculas y células bacterianas. Sin embargo, investigaciones recientes han revelado que el PEG también presenta desventajas, ya que parece desencadenar respuestas inmunitarias.
Una solución alternativa son las polibetaínas, una clase de polímeros zwitteriónicos. Un zwitterión es una molécula con cargas positivas y negativas. Estudios recientes sugieren que el rendimiento antiincrustante aumenta a medida que se reduce la distancia entre las cargas positivas y negativas. La más eficaz de estas sustancias debe tener los átomos cargados negativamente directamente adyacentes a los cargados positivamente, un requisito que no puede cumplirse con una estructura de betaína convencional. Sin embargo, ésta es precisamente la característica estructural única de las ylidas. Por ejemplo, en un yluro de azufre, un ion de azufre cargado positivamente está unido directamente a un átomo de carbono cargado negativamente.
Un equipo dirigido por Daniela A. Wilson y Kevin Neumann de la Universidad Radboud de Nimega (Países Bajos) produjo polímeros zwitteriónicos basados en ylidas de azufre, poli(ylidas de azufre) abreviados como P(SY), que presentan ylidas de azufre como cadenas laterales en una columna vertebral de poliestireno. El equipo demostró que el nuevo P(SY) tenía propiedades antiincrustantes superiores a las del PEG. Esto parece ser el resultado de un efecto sinérgico. Al igual que el PEG, el P(SY) produce una capa de hidratación que inhibe la adhesión de bacterias y biomoléculas. A diferencia del PEG, el P(SY) también reduce la viabilidad de las bacterias que superan la barrera de la capa de hidratación. Presumiblemente, éstas se unen inicialmente a los grupos ylido mediante atracciones electrostáticas. Una vez que entran en contacto con la espina dorsal hidrofóbica del poliestireno, sus membranas celulares se vuelven porosas y las células bacterianas mueren. Las células de mamíferos, en cambio, no se ven afectadas por el P(SY); de hecho, se cultivaron células de fibroblastos, un tipo de tejido conectivo, sobre recubrimientos de poli(yluro de azufre).
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