Un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla ha desarrollado una nanocápsula que libera compuestos antibacterianos hacia el origen de la infección. Este enfoque, alternativo a los antibióticos tradicionales, permite dosificar el fármaco de forma controlada y mejorar su eficacia frente a bacterias responsables de infecciones humanas frecuentes y, en muchos casos, resistentes a los tratamientos actuales.
La solución propuesta por el equipo investigador se centra en el uso de compuestos de rutenio, un metal con propiedades antibacterianas que se estudia como alternativa a los antibióticos tradicionales, cuyo uso continuado ha favorecido la aparición de resistencias. Hasta ahora, este tipo de compuestos elaborados con rutenio presentaban una limitación importante: cuando se encuentran libres en disolución acuosa se degradan con facilidad y pierden su eficacia.
Para superar este obstáculo, la novedad que proponen los investigadores consiste en una nanocápsula que 'envuelve' el rutenio y lo protege hasta que alcanza su objetivo. "De este modo, el agente antibacteriano no se degrada antes de tiempo y actúa únicamente donde es necesario, lo que mejora su eficacia y reduce posibles efectos no deseados. Así, conseguimos que se mantenga estable y que sólo se active cuando entra en contacto con la bacteria", explica a Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Sevilla Manuel Pernía Leal.
Tal y como explican los investigadores en el artículo titulado 'Amphiphile-Assisted Synthesis of Ruthenium Nanoparticles for Controlled Release and Enhanced Antibacterial Activity' y publicado en Small Methods, las nanocápsulas poseen un tamaño aproximado de 20 nanómetros, equivalente a una fracción del grosor de un cabello humano, y las hace miles de veces más pequeñas que una bacteria.
Estas estructuras se forman a partir de moléculas orgánicas que se organizan entre sí de manera espontánea, como si fueran piezas de construcción. Ese proceso de autoensamblaje permite crear nanocápsulas resistentes y ajustar su tamaño y contenido, de modo que pueden transportar distintas cantidades del agente activo, personalizar la dosis según la necesidad y facilitar su entrada en el microorganismo.
Los expertos detallan que las nanopartículas funcionan como una especie de caballo de Troya: el complejo de rutenio permanece inactivo dentro de la cápsula hasta que la bacteria la consume. Una vez en el interior del microorganismo, el metal se 'activa' para ejercer su efecto antimicrobiano, es decir, bloquea su crecimiento o la elimina.
Desarrollo de modificaciones en la superficie de las nanocápsulas.
Los resultados de los ensayos en laboratorio muestran una elevada eficacia frente a bacterias 'Gram positivas', como 'Staphylococcus aureus' o 'Enterococcus faecalis', responsables de infecciones cutáneas, respiratorias y hospitalarias.
Liberación controlada del fármaco
Además de proteger el rutenio, los investigadores han desarrollado modificaciones en la superficie de las nanocápsulas que permiten controlar la velocidad a la que se libera. Esto lo han realizado mediante la incorporación de 'grapas' moleculares basadas en cadenas de polietilenglicol, es decir, han empleado moléculas largas y muy flexibles como si fueran los hilos de una malla. "Al modificar la superficie de la cápsula, ralentizamos la salida del rutenio. Así, conseguimos ajustar de forma precisa la liberación del fármaco para que sea más gradual, sostenida en el tiempo y personalizada a las necesidades terapéuticas de cada caso", aclara Pernía Leal.
Para comprobar este comportamiento, realizaron ensayos de liberación en laboratorio mediante un sistema similar al de una bolsita de té: las nanopartículas se colocan en un compartimento permeable y se analiza periódicamente cuánto del compuesto se va liberando al agua. Este método ha permitido ajustar con precisión la cantidad y el ritmo de liberación, un aspecto clave para su posible aplicación terapéutica en el futuro.
Por el momento, los experimentos desarrollados por el grupo FQM-102 Estereoquímica y Síntesis Asimétrica se han realizado in vitro, pero el equipo ya trabaja en el diseño de nuevos nanomateriales más potentes y en la mejora de su actividad antimicrobiana. El siguiente paso será avanzar hacia estudios en modelos animales y explorar posibles aplicaciones adicionales en el ámbito de la salud, como el tratamiento dirigido de células cancerosas.
Esta investigación ha contado con fondos de la Consejería de Universidad, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Universidad de Sevilla. También ha recibido el apoyo de fondos europeos de desarrollo regional (FEDER). De igual modo, el equipo investigador también ha contado con la colaboración de los Servicios Centrales de Investigación de la Universidad de Sevilla (CITIUS) y de la Universidad de Málaga para la caracterización y análisis de los nanomateriales.
