Un limpiador con micro burbujas remueve las biopelículas de manera activa

Un sistema antiséptico nuevo aprovecha el poder de las microburbujas para impulsar diatomeas rígidas a través de la superficie de biopelículas resistentes, alterando su estructura interna.

Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC; EUA), el Instituto de Tecnología Industrial de Corea (KITECH; Gyeonggi-do, Corea del Sur) y otras instituciones, han desarrollado un sistema que utiliza diatomeas biosilicas huecas con forma cilíndrica y nanohojas de peróxido de hidrógeno combinado (H2O2) con óxido de manganeso (MnO2). En una solución antiséptica de H2O2, las diatomeas descargan burbujas de oxígeno, con lo que adquieren movimiento e impulsan las diatomeas rígidas hacia adelante con suficiente fuerza permitiéndole fracturar la matriz de la biopelícula.

Las sustancias poliméricas extracelulares (EPS) alteradas permiten que las moléculas de H2O2 se difundan en la estructura de la biopelícula, lo que proporciona un poderoso golpe de muerte antiséptico a los microbios y hongos que viven en el interior. Según los investigadores, el limpiador de microburbujas de H2O2 podría proporcionar potencialmente una herramienta única y poderosa para aumentar los esfuerzos actuales para desinfectar y limpiar una amplia gama de productos y dispositivos biocontaminados. El estudio fue publicado el 14 de agosto de 2018 en la revista Applied Materials and Interfaces.

"La mayoría de nosotros tenemos esos puntos negros o amarillos en nuestras duchas en casa. Esos puntos son biopelículas y la mayoría de nosotros sabemos que se necesita mucha energía para eliminarlos", dijo el coautor del estudio, el profesor de ingeniería química y biomolecular Hyunjoon Kong, PhD, de la UIUC. "Imagínese tratando de hacer esto dentro del espacio confinado de la tubería de un dispositivo médico o implante. Sería muy difícil".

Las biopelículas protegen a las comunidades bacterianas en parte porque las EPS que forman la matriz de las biopelículas sirven como barrera de difusión, lo que limita la penetración de antibióticos. La barrera de difusión también produce gradientes de nutrientes, lo que causa un crecimiento reducido y la inactividad metabólica en partes de la comunidad de biopelículas, permitiendo que surjan células persistentes. La formación de células persistentes se observa más en las biopelículas bacterianas gramnegativas, ya que sus membranas celulares están compuestas por lipopolisacáridos que limitan aún más la penetración de antibióticos.

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Universidad de Illinois
Instituto de Tecnología Industrial de Corea