La luz que mata bacterias: Rusia inventa una alternativa a los antibióticos

Una de las amenazas más graves para la humanidad, según la Organización Mundial de Salud, es la resistencia bacteriana a los antibióticos, que está creciendo rápidamente debido a su incontrolado abuso. Los científicos rusos de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear (MEPhI) propusieron una posible solución a este problema.

Según los investigadores, el nuevo avance facilitará el tratamiento de heridas, quemaduras y otros focos de bacterias de difícil curación. Los últimos logros de los científicos rusos fueron explicados en un nuevo artículo de Sputnik.

Resistencia nula

Los científicos creen que una solución a este problema global podría ser el desarrollo de una terapia fotodinámica antibacteriana (TFDA). Muchos estudios demuestran que los microorganismos patógenos son incapaces de desarrollar resistencia a este tipo de tratamiento.

La TFDA se basa en el uso de unas sustancias especiales, los fotosensibilizantes, que se introducen en el cuerpo y durante el tratamiento se irradian con luz mediante un emisor especial. La energía lumínica resultante se transmite a las moléculas de oxígeno y las transforma en una forma activa que combate la infección.

Un equipo de científicos, que incluye físicos del Instituto de Física General de la Academia de Ciencias de Rusia y la MEPhI, microbiólogos del Centro Nacional de Investigación de Epidemiología y Microbiología Gamaleya y químicos del Centro Científico Estatal Instituto de Investigación de Semiproductos Orgánicos y Colorantes, propuso usar bacterioclorinas policacionales sintéticas como fotosensibilizantes. A diferencia de la mayoría de los antibióticos, que se dirigen a un solo tipo de bacterias, estos compuestos son de uso universal en el tratamiento de la TFDA. Según los científicos, en la práctica clínica, esto eliminará la necesidad de determinar el tipo de amenaza bacteriana, ahorrando así tiempo y recursos.

Según la definición de la OMS, un agente antibacteriano eficaz es aquel que reduce el número de células activas del patógeno por lo menos 103 veces. Según los científicos del MEPhI, las bacterioclorinas que utilizan superan esta cifra por lo menos 10 veces.

¿A qué le temen las bacterias?

Esta eficiencia se logra, en primer lugar, gracias a la alta capacidad de bacterioclorinas para absorber la luz y la consiguiente transferencia de energía al oxígeno presente en el cuerpo. La rápida muerte de las bacterias está asegurada por la acción activa de oxígeno "cargado" con la energía del fotosensibilizador.

En segundo lugar, las bacterioclorinas en la solución tienen una carga eléctrica positiva, lo que, según estudios recientes, aumenta la eficacia de los fotosensibilizantes en las bacterias tanto en estado libre como en forma de biopelículas.

En tercer lugar, las bacterioclorinas absorben perfectamente la luz en el rango del infrarrojo cercano. Como explicaron los científicos, esta región del espectro es la llamada "ventana de transparencia del tejido biológico", es decir, la luz con esta longitud de onda es capaz de penetrar mucho más profundamente en los tejidos del cuerpo. Además, la absorción de luz de los pigmentos excretados por ciertos tipos de bacterias patógenas se reduce en este rango, por lo que se proporcionará mucha más energía para activar el fotosensibilizador.

"Los experimentos mostraron una alta eficacia de las bacterioclorinas en cepas bacterianas resistentes a antibióticos, y se trataba tanto de bacterias Gram-positivas menos agresivas como de bacterias Gram-negativas más agresivas. Esto aumenta seriamente nuestras posibilidades de éxito en los ensayos clínicos reales", comenta Ekaterina Ajliústina, estudiante de postgrado del Instituto de Ingeniería Biomédica de la MEPhI.

Qué se haga la luz

El área de aplicación más prometedora de la TFDA antibacteriana es el tratamiento de heridas y quemaduras infectadas graves y de larga duración que no cicatrizan, señalan los científicos de la MEPhI. Según ellos, esta técnica no solo puede acelerar la curación, sino también proporcionar un buen efecto cosmético.

"En la fase actual de las pruebas, estos compuestos ya pueden utilizarse con fines técnicos, por ejemplo, para la desinfección de alta calidad de las superficies de los hospitales. Esperamos que se desarrolle una base de bacterioclorinas y una forma de dosificación para su uso en medicina y veterinaria", comenta Ekaterina Ajliústina.

Según los científicos, uno de los problemas físicos del desarrollo del método de la TFDA es la agregación de fotosensibilizante, es decir, la formación de "bultos" de la sustancia, lo que reduce considerablemente la eficacia de la terapia. Los especialistas de la MEPhI llevan a cabo una investigación para encontrar una solución.

Al desarrollar nuevos fotosensibilizadores, también es necesario estudiar cuidadosamente la estabilidad y las propiedades fotodinámicas de los compuestos sintetizados. Posteriormente esto permitirá la correcta selección de las dosis para la creación de un medicamento hecho con nuevos compuestos. Según los investigadores, lo principal en la TFDA efectiva es seleccionar las concentraciones necesarias de sustancias y la dosis de luz requerida para la irradiación.

Los compuestos químicos utilizados por el grupo de investigación, como los fotosensibilizadores, ya han sido patentados. La próxima tarea a la que se enfrentan los investigadores de la MEPhI es la realización de estudios espectroscópicos de compuestos de bacteriocloro estables con una agregación mínima, así como la preparación para experimentos en órganos y tejidos de animales y humanos.