¡El tamaño sí importa!: Nanopartículas de plata contra las infecciones bacterianas

Tema

En el presente texto se aborda la relevancia del estudio de nanopartículas metálicas, esto debido al creciente interés por su aplicación en las áreas de la salud, como lo es en el combate de enfermedades bacterianas. 

Nanopartículas auxiliares en el combate bacteriano.

Has llegado a preguntarte, ¿si el tamaño realmente importa?, anímate a leer este artículo y así resolverás esa duda. En años recientes el interés por el uso de nanopartículas metálicas para distintas aplicaciones se ha incrementado en los sectores industriales, áreas médicas y agrícolas. Algunos usos que se les han atribuido son en el tratamiento de infecciones bacterianas y combate de patógenos causantes de enfermedades en plantas.

Que pensarías si te dijera, que uno de los metales con el que posiblemente están hechas tus pulseras, collares o anillos podría ayudarte a sanar alguna herida, evitando que éstas se infecten con bacterias. Así es, ese metal es la plata, la cual tiene muchas propiedades siendo más que un producto de ostento; pero antes de que te coloques una cadena de plata en una herida abierta, te recomiendo continuar leyendo este texto. La plata del latín platus que significa ‘’lámina metálica’’, se ha utilizado para controlar infecciones bacterianas en heridas, aunque en la antigüedad no se sabía cómo actuaba era funcional y por ello se utilizaba ampliamente. Actualmente, ya se conoce cómo es que funciona este metal, siendo los iones plata los que tienen actividad antibacteriana, antifúngica y antiinflamatoria (Yin et al., 2020).

La plata se clasifica como un ácido de Lewis, lo que significa que puede aceptar electrones para formar enlaces químicos. Debido a esta propiedad, reacciona siendo atraída por sustancias conocidas como bases de Lewis, que donan electrones, como el fósforo y el azufre (Tang & Zheng, 2018). Estos elementos están presentes en las biomoléculas, que son estructuras químicas esenciales para los seres vivos y contienen carbono en su composición. Entre estas biomoléculas se encuentran componentes cruciales de la célula, como la membrana celular, las proteínas y las bases nitrogenadas del ADN (Tang & Zheng, 2018).

Como te muestro en la figura 1, los materiales de plata pueden interactúan según lo explicado con las diferentes estructuras celulares de los microorganismos, generando un efecto antimicrobiano. Dependiendo de la concentración y la disponibilidad de la plata, así como de las características específicas de las células y tejidos involucrados, estas interacciones pueden influir en mayor o menor medida. Es por esto que se han aplicado nuevas tecnologías como la nanotecnología para potenciar los efectos mencionados.

Figura 1. Mecanismos de la inducción de la actividad antimicrobiana de los nanomateriales de plata: 1) Uniéndose a la membrana celular, proteínas de la membrana y ADN, alterando su función (línea punteada azul); 2) Liberando iones plata que afectan la membrana, ADN y proteínas (línea punteada roja); 3) Generando especies reactivas de oxígeno (ROS por sus siglas en ingles) que dañan el ADN, la membrana celular y las proteínas (línea punteada negra) (Tang & Zheng, 2018).

La nanotecnología ‘’ciencia encargada del estudio de materiales de tamaños nanométricos, es decir, muy pequeños’’ permite reducir el tamaño de las partículas, para este caso nos enfocaremos en partículas metálicas (Quintili, M., 2012) confiriéndoles propiedades únicas como alta conductividad eléctrica, resistencia al calor, haciendo que estas puedan llegar y actuar en lugares que nunca hubieras imaginado. Además, las nanopartículas de plata exhiben un fenómeno de resonancia de plasmón de superficie (SPR, por sus siglas en inglés), una propiedad óptica, que se manifiesta como una respuesta vibracional cuando se irradian con luz a lo largo de gran parte del espectro visible y en regiones cercanas al infrarrojo. Gracias a su capacidad para ajustar esta respuesta a la luz que se les irradia, ya sea generando un brillo o cambiando el tono de color del material, las nanopartículas también pueden emplearse como biosensores de alta luminosidad, absorbentes térmicos eficientes y antenas a nano escala (Lee & Jun, 2019). Imagina esto, el tamaño aproximado del ojo de un mosco es de 1 milímetro, ahora el tamaño de una bacteria es aún mil veces más pequeño, aproximadamente de una micra, en este punto ya necesitas un microscopio para verla, te imaginas algo nuevamente 1000 veces más pequeño, ese es el tamaño de una nanopartícula siendo tan diminutas que estas pueden infiltrarse dentro de una bacteria sin ningún problema, para darte una idea en la figura 2 te ilustro la comparación del tamaño de una nanopartícula de plata en comparación con diferentes objetos, ahora, si reúnes las características mencionadas anteriormente con la actividad antibacteriana que ya mencione de la plata, imagínate lo que sucedería.

Figura 2. Comparación de tamaños de diversos elementos (figura generada en BioRender.com)

Sí, claro que nosotros también lo imaginamos, es por ello que actualmente existen varias investigaciones que se enfocan en evaluar el efecto que tienen las nanopartículas y cómo se pueden utilizar, tanto en enjuagues bucales para tratar la placa bacteriana, en heridas abiertas en forma de apósitos para evitar infecciones o en tratamientos contra patógenos de las plantas. Seguramente pensarás que la creación de estas nanopartículas se realiza utilizando métodos físicos y químicos complejos, y que solo empresas con tecnología de punta las pueden realizar, pues no es así; existe un método llamado síntesis verde, el cual ocupa productos biológicos como microorganismos y plantas.

En el caso de la plantas se usan los extractos de diversos tejidos ya que contienen metabolitos (terpenos, ácidos carboxílicos, carbohidratos, etc.), que, al reaccionar con una sal metálica, como por ejemplo el nitrato de plata para este caso, permiten la formación de las nanopartículas y confieren diferentes propiedades dependiendo de la planta origen. Estas nanopartículas de plata pueden ayudar a contrarrestar infecciones ocasionadas por bacterias como Escherichia coli, la posible casuante de enfermarte de diarrea o contra Staphylococcus aureus, que ocasiona diversas afectaciones a la piel. Lo más atractivo es que estas nanopartículas también ayudan a contrarrestar enfermedades en cultivos agrícolas como es el caso de la marchitez bacteriana ocasionada por un bacteria llamada Ralstonia solanareaum.

Ya que te platique lo anterior, describiendo los beneficios de las nanopartículas metálicas y en especial las de plata contra infecciones bacterianas y los posibles usos de éstas, te invito a que la próxima vez que te coloques una cadena o comas con una cuchara de plata recuerdes las nanopartículas de plata y todos los beneficios que estas pueden tener y  que aún no se conocen, quien sabe a lo mejor algún día combatas una enfermedad causada por bacterias con nanopartículas de plata.

Ya vez, hoy aprendimos ¡el tamaño sí importa!

Referencias

Alonso-González, P. (2021). Síntesis de estructuras metal-orgánicas UiO-66 nanométricas y su modificación superficial con derivados de β-ciclodextrina [Trabajo Fin de Grado, Universidad de Almería]. Repositorio de la Universidad de Almería.

Cardoso, P. (2016). Nanopartículas de plata: obtención, utilización como antimicrobiano e impacto en el área de la salud. Revista Hospital Niños (Buenos Aires), 58(260), 19-28.

Lee, S., & Jun, B.-H. (2019). Silver nanoparticles: Synthesis and application for nanomedicine. International Journal of Molecular Sciences, 20(4), 865. https://doi.org/10.3390/ijms20040865

 Quintili, M. (2012). Nanociencia y Nanotecnología... un mundo pequeño. Cuadernos del Centro de Estudios en Diseño y Comunicación. Ensayos, (42). Recuperado de http://www.palermo.edu/dyc/publicaciones/ensayos.html.

Tang, S., & Zheng, J. (2018). Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles: Structural Effects. Advanced Healthcare Materials, 7(13). Wiley-VCH Verlag. https://doi.org/10.1002/adhm.201701503

Yin, I. X., Zhang, J., Zhao, I. S., Mei, M. L., Li, Q., & Chu, C. H. (2020). The antibacterial mechanism of silver nanoparticles and its application in dentistry. International Journal of Nanomedicine, 15, 2555–2562. https://doi.org/10.2147/IJN.S246764