Un tipo de nanopartícula aumenta en hasta 10 veces la eficacia de los antibióticos

Científicos brasileños desarrollan una innovación que permite transportar fármacos directamente hasta las bacterias mediante la liberación controlada del principio activo. Este estudio apareció destacado en la portada de la revista Advanced Functional Materials

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Científicos brasileños desarrollaron una nanopartícula que, al inyectársela en el torrente sanguíneo, es capaz de transportar moléculas de antibióticos directamente hasta las bacterias Escherichia coli. En el lugar de la infección, este material se adhiere a las paredes de los microorganismos y libera el medicamento en forma controlada, con lo cual incrementa hasta 10 veces la eficacia del tratamiento.

Esta innovación se desarrolló con el apoyo de la FAPESP en el Laboratorio Nacional de Nanotecnología (LNNano) del Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM), en Campinas (en el estado de São Paulo, Brasil). Colaboraron científicos de la Universidad de Campinas (Unicamp) y de la Universidad Federal de Pernambuco (UFPE). Los resultados aparecen descritos en la revista Advanced Functional Materials, destacados en la portada de ese periódico científico.

“La resistencia a los antibióticos constituye un problema de salud pública global. Una de las soluciones consiste en crear nuevas formas de eliminar las bacterias, y las nanopartículas pueden constituir una opción. El problema reside en que esos microrganismos poseen paredes celulares muy poco complejas y, por este motivo, no existen allí muchos puntos de anclaje, es decir, lugares donde las nanopartículas puedan unirse y actuar”, le explicó a Agência FAPESP Mateus Borba Cardoso, investigador del CNPEM y coordinador del trabajo.

El grupo de Campinas trabaja en el desarrollo de nanopartículas que puedan utilizarse para combatir virus y células tumorales además de bacterias (lea más en: agencia.fapesp.br/32227). 

En el marco del estudio recientemente difundido, se encapsuló el antibiótico tetraciclina en nanopartículas de sílice revestidas con una capa de gluconamida, un tipo de hidrato de carbono. Se puso entonces esa fórmula en interacción in vitro con bacterias E. coli, que se emplean como modelo de estudio.

“La pared bacteriana está constituida por moléculas de lipopolisacáridos, hidratos de carbono complejos. Buscamos otro tipo de hidratos de carbono capaces de unirse a las paredes, y la gluconamida surgió como la mejor opción”, comentó Borba Cardoso.

Según el investigador, la idea es promover una acción selectiva directamente sobre las bacterias y liberar una dosis de medicamento suficiente como para eliminarlas. En teoría, esta estrategia ayudaría a evitar el surgimiento de microorganismos resistentes al medicamento.

En comparación con las formas más comunes de administración farmacológica, la nanopartícula exhibió una eficiencia entre cinco y diez veces mayor para eliminar bacterias.

“El protocolo convencional prevé la administración de una dosis del fármaco suficiente como para circular por diversas partes del organismo hasta llegar a las bacterias. Gran parte del principio activo se degradada durante el trayecto y solo una fracción llega efectivamente al blanco. Con la nanopartícula el tratamiento se optimiza”, explicó el investigador.

La primera autora del artículo es Larissa Brentano Capeletti, quien realizó su trabajo en el LNNano-CNPEM durante una pasantía posdoctoral que contó con el apoyo de la FAPESP.

Partículas invisibles

Para recabar evidencias de que las nanopartículas llegarían a las bacterias una vez inyectadas en el torrente sanguíneo, los investigadores debían testear si el sistema inmunológico las reconocería y las eliminaría.

“Cuando una nanopartícula se encuentra en la sangre, un gran reto radica en pasar incólume por proteínas especializadas en detectar invasores. Estas se unen a cuerpos extraños para señalarle a los mecanismos de defensa cuál es el blanco que debe eliminarse. Cuando esto sucede, el tratamiento no se concreta”, dijo Borba Cardoso.

Una de las ventajas de la gluconamida consiste en que no interactúa con esas proteínas de defensa. Pruebas realizadas con suero fetal bovino, un modelo empleado para mimetizar las proteínas de la sangre humana, mostraron que las nanopartículas no inducían la formación de coronas, conglomerados de proteínas que señalizan la invasión. Este resultado sugiere que las nanopartículas no serían detectadas por el sistema inmunológico.

Aparte de este test, los investigadores sometieron a las nanopartículas a la presencia de muestras de sangre humana. La interacción no provocó efectos en los glóbulos rojos, lo que indica que las nanopartículas no son tóxicas. Estas mismas partículas sin el revestimiento de gluconamida, a su vez, se mostraron prejudiciales para las células sanguíneas.

El grupo trabaja ahora en el perfeccionamiento estructural de las nanopartículas. El objetivo es asegurarse de que, tras la liberación del medicamento en el área de la infección, el material se degrade y el organismo pueda eliminarlo.

Puede leerse el artículo intitulado Gram-Negative Bacteria Targeting Mediated by Carbohydrate–Carbohydrate Interactions Induced by Surface-Modified Nanoparticles (doi: 10.1002/adfm.201904216), de Larissa Brentano Capeletti, Jessica Fernanda Affonso de Oliveira, Lívia Mesquita Dias Loiola, Flávia Elisa Galdino, Denys Ewerton de la Silva Santos, Thereza Amélia Soares, Raul de Oliveira Freitas y Mateus Borba Cardoso, en el siguiente enlace: onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904216.