La emergente propagación de microorganismos patógenos en el medio ambiente y la diseminación de enfermedades infecciosas, ha generado un problema grave de salud pública a nivel mundial. A la par de ello, durante los últimos años, se ha incrementado de manera exponencial la resistencia microbiana frente a antibióticos convencionales y de amplio espectro, lo que ha desencadenado el interés científico/industrial por explorar alternativas tanto preventivas como correctivas, que coadyuven a disminuir el contacto de patógenos en el individuo. De acuerdo con las estrategias planteadas por la organización mundial de la salud (OMS), las medidas de cuidado e higiene, la vacunación y el uso de agentes antimicrobianos, pueden limitar la difusión de microorganismos, aunque la implementación de dichas estrategias actualmente es considerada insuficiente.

Una de las estrategias preventivas que actualmente se encuentra en desarrollo, es el diseño y aplicación de nanomateriales antimicrobianos. Un nanomaterial (o también llamado nanocomposito) se define como la mezcla de dos o más componentes de naturaleza química distinta, en donde por lo menos uno de sus componentes mantenga su dimensión en escala nanométrica (equivalente a 10-9 metros). Bajo este criterio, se han empleado diferentes matrices (principalmente poliméricas) como fase continua, en donde es posible adicionar cargas nanométricas (fase dispersa) mediante diferentes métodos, dentro de los cuales destacan el mezclado en solución, mezclado en fundido y polimerización in situ. La ventaja de utilizar materiales compuestos con cargas nanométricas (nanocompositos), se encuentra asociada al incremento exponencial del área superficial de la fase dispersa que se encuentra en contacto con la matriz polimérica, lo cual produce la transferencia de características físico-químicas a la fase continua, beneficiando al material compuesto. Para tal efecto, dentro de los factores clave en la preparación de nanocompositos se tienen considerados la dispersión uniforme de las cargas nanométricas en el polímero y la compatibilización entre ambas fases; que en consecuencia propicie la generación de materiales híbridos.

En particular, la preparación de nanocompuestos poliméricos con cargas antibacterianas, ha detonado el desarrollo de diversas aplicaciones, dentro de las cuales destacan la fabricación de textiles, pinturas, recubrimientos de superficies e incluso apósitos para el tratamiento de lesiones y heridas; todos ellos con el objetivo primordial de inhibir el crecimiento de bacterias y hongos. Para tal efecto, se deben de tomar en cuenta diversos factores, tales como el diseño del material, la compatibilización y distribución de cargas antibacterianas dentro del polímero, la interacción del material híbrido con microorganismos y su mecanismo de inhibición de crecimiento en función del tiempo. Lo anterior, con el objetivo de producir materiales multifuncionales que incluyan el componente antibacterial, y que a la par mantengan sus características físico-químicas y mecánicas en función de su aplicación final, aunado a que no representen un riesgo de toxicidad al ser implementado para su uso en sistemas biológicos.

Las tendencias en el diseño de nanomateriales antimicrobianos indican que es posible implementar el diseño de nanocompositos a partir de procesos amigables con el medio ambiente, en donde se evite el uso de sustancias tóxicas que a la larga representen un peligro para la salud. Además, el uso de diferentes polímeros actualmente representa un reto interesante en la formulación de dichos sistemas, puesto que se puede aprovechar su arreglo molecular y su especificidad en la incorporación de grupos funcionales, que incrementen su interacción con cargas nanométricas compatibilizadas y, por lo tanto, su capacidad antimicrobiana no se vea comprometida a corto plazo. Un ejemplo de ello es la implementación de biopolímeros (tales como celulosa, colágeno y quitosano) aditivados con cargas antibacterianas (nanopartículas de plata, cobre, oro, dióxido de titanio, óxido de zinc, entre otros). Dichos sistemas tienen la ventaja de mantener la biocompatibilidad y degradabilidad a corto plazo, aunado al efecto bactericida, por lo que pueden ser considerados como material potencial en aplicaciones biomédicas. A la par de ello, uno de los temas de mayor interés en el desarrollo de nanomateriales antimicrobianos se encuentra enfocado al análisis de toxicidad, en donde es de suma importancia la concentración de nanopartículas en el sistema y su interacción con el entorno. Bajo este criterio, se han implementado diversas estrategias para la evaluación de toxicidad celular en contacto con nanocompositos en función de líneas celulares específicas, además de la determinación de la posible liberación de iones al exterior.

El reto actual en el diseño de nanomateriales antimicrobianos va encaminado a la constante adaptación de microorganismos al contacto con agentes antimicrobianos, en donde no se descarta la posibilidad de generación de resistencia microbiana al contacto con superficies nanoestructuradas. Bajo este criterio, los esfuerzos científicos serán encausados al estudio de su posible evolución adaptativa, con el objetivo de diseñar estrategias efectivas para el combate de infecciones.

La doctora es investigadora Catedrática Conacyt adscrita a CIDETEQ

Coordinación Salud/Dirección de ciencia

CIDETEQ

lespana@cideteq.mx