Crédito: CDC/Unsplash.

La pandemia del coronavirus llegó para recordarnos a todos la importancia de cuidarnos adecuadamente contra las enfermedades y también la de llevar a cado diversos rituales de higiene y salubridad para mantenernos sanos. Por esto, en los tiempos que corren, los mecanismos que utilizamos para defendernos de los patógenos dañinos son una prioridad para el mundo.

Además de eso, se ha renovado nuestro interés en los gérmenes, la forma en la que estos se trasladan y las superficies que los albergan. Con esto en mente, los resultados de la investigación recientemente publicada en la revista científica Nanoscale no podrían haber llegado en mejor momento.

Dentro de este estudio, los investigadores se enfocaron en abordar la proliferación de bacterias en uno de los ambientes más expuesto a ellas: los hospitales. Con su información, ha sido posible hacer una diferenciación entre superficies regulares y las antibacterianas. Además, se han podido estipular los motivos por los que estas actúan de diferente modo ante los gérmenes.

El caso de estudio

Para llevar a cabo su estudio, los científicos volcaron su atención en un tipo específico de bacteria conocida como Staphylococcus aureus. A ella se la reconoce particularmente por ser la responsable de la mayoría de las infecciones adquiridas por pacientes en hospitales.

La capacidad particular de esta de infectar al organismo se debe a su habilidad para formar a su alrededor una “biopelícula” protectora. Gracias a esta, la bacteria se hace particularmente resistente tanto a la acción de los antibióticos como a la de nuestro sistema inmunológico. Como consecuencia, su llegada a nuestro organismo puede ser muy difícil de contrarrestar.

Para intentar acabar con este problema, los investigadores plantearon la posibilidad de trabajar con más superficies que fueran menos amigables con las bacterias. De este modo, ellas no tendrían oportunidad de formar las peligrosas biopelículas.

No obstante, para poder hacer esto primero hubo que identificarlas. Para eso, los científicos se valieron de sus mediciones de las “curvas de fuerza-distancia” que dejaban las bacterias como rastro al ser colocadas sobre una superficie particular. En otras palabras, midieron la cantidad de “esfuerzo” que requería la bacteria para poder adherirse a los materiales.

El punto de inflexión – Materiales hidrófobos e hidrófilos

Para describir el experimento que utilizaron para medir las curvas de fuerza-distancia, los investigadores llevaron a cabo los siguientes pasos:

“Utilizamos superficies de silicio extremadamente lisas como superficies modelo. En un conjunto de experimentos, las superficies de silicio se prepararon para que tuvieran una alta humectabilidad con el agua; en otro conjunto de experimentos se trataron para que fueran altamente hidrófobas [no humectables con agua]. Pudimos demostrar que las células bacterianas se adhirieron mucho más fuertemente a las superficies hidrófobas, de las que simplemente se escurría el agua, que a las superficies hidrófilas [humectables con agua]”.

Esta descripción viene directamente de Karin Jacobs, catedrático de Física Experimental en la Universidad de Saarland y uno de los principales investigadores del estudio. Según sus declaraciones, las superficies hidrófilas presentaron curvas de fuerza-distancia irregulares, mientras que las hidrófobas manifestaron un patrón de campana en su curva de adhesión –que es uno mucho más común–.

Superficies hidrofóbicas (rojo) con mayores enlaces de proteínas y un patrón homogeneizado. Superficies hidrofílicas (azul) con menos conexiones de proteínas pero con patrones más irregulares. / Crédito: Diferentes mecanismos de unión de Staphylococcus aureus a superficies hidrofóbicas e hidrofílicas, Nanoscale (2020).

Los materiales hidrófilos parecen ser la mejor alternativa.

“(…) nuestros resultados pueden explicar la adhesión bacteriana a superficies abióticas: las células de S. aureus se adhieren a superficies hidrófobas mediante muchas macromoléculas de unión débil, mientras que se adhieren a superficies hidrófilas a través de pocas macromoléculas de unión fuerte”, concluyen los investigadores.

En pocas palabras, en los materiales no humectables con agua la adhesión de las bacterias se da porque estas son capaces de aferrarse con mayor cantidad de proteínas a la superficie en la que se encuentra. Por otro lado, aquellos clasificados como hidrófilos dan un ambiente mucho menos amigable a las proteínas de la bacteria, que no logran afianzarse con la misma fuerza a la superficie. Como consecuencia, los lazos se hacen con muchas menos proteínas, pero con un mayor poder de agarre.

En este último caso, los elementos conectando a la bacteria a la superficie son menores. Por esto, disminuye la posibilidad de que esta tenga la oportunidad de desarrollar una buena biopelícula protectora. Asimismo, también se encoje el número de bacterias que finalmente serían capaces de mantenerse adheridas al nuevo material.

Todo esto, en resumen, implica que para los espacios de alta exposición a los gérmenes como los hospitales –y otros lugares de acceso público y alto tránsito–, la mejor alternativa podría ser optar por materiales hidrófilos que permitan que el agua permee en su estructura y debilite en su camino a los patógenos dañinos que se encuentren en la superficie.

Referencia:

Different binding mechanisms of Staphylococcus aureus to hydrophobic and hydrophilic surfaces: https://doi.org/10.1039/D0NR03134H