Sistema de administración de fármacos utiliza nanopartículas activadas por ultrasonido para destruir biopelículas bacterianas

En hasta el 80 % de las infecciones crónicas, las bacterias forman biopelículas: sustancias viscosas secretadas por ellas que crean una matriz protectora a su alrededor. Las biopelículas desempeñan un papel fundamental en la resistencia a los antimicrobianos, ya que protegen a las bacterias tanto de las respuestas inmunitarias humanas como de los medicamentos antimicrobianos, aumentando su resistencia al tratamiento hasta 1000 veces.

Estas biopelículas se encuentran en diversas infecciones difíciles de tratar, como heridas crónicas, infecciones del tracto urinario, infecciones pulmonares relacionadas con la fibrosis quística e incluso el acné. Eliminar las biopelículas sin romperlas mecánicamente es especialmente difícil, algo que no es fácil de hacer dentro del organismo. Ahora, investigadores han desarrollado un novedoso sistema de administración de fármacos que utiliza nanopartículas activadas por ultrasonido para penetrar y destruir las biopelículas bacterianas.

Investigadores de la Universidad de Oxford (Oxford, Reino Unido) lograron esto mediante la ingeniería de nanopartículas cargadas con antibióticos que, al activarse por ultrasonido, se vaporizan rápidamente. Esta vaporización no solo interrumpe físicamente las biopelículas, sino que también libera los fármacos directamente en el sitio de la infección. Una ventaja clave de este enfoque es que el ultrasonido puede dirigirse con precisión a las zonas más profundas del cuerpo, lo que ofrece una forma no invasiva de tratar infecciones.

Las nanopartículas se probaron en 10 cepas bacterianas clínicas, incluyendo E. coli y Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), administrando cuatro antibióticos diferentes. Para las bacterias que no formaron biopelículas, la combinación de nanopartículas y ultrasonido redujo la cantidad de antibiótico necesaria para inhibir el crecimiento bacteriano en más de 10 veces, en comparación con los tratamientos convencionales.

El estudio, publicado en npj Antimicrobials and Resistance, mostró que la combinación de nanopartículas y ultrasonido fue incluso más efectiva en infecciones de biopelículas, reduciendo la concentración de antibiótico requerida en más de 40 veces y eliminando por completo el 100% de las bacterias en dosis clínicamente factibles. Un hallazgo clave fue que este sistema demostró ser altamente eficaz contra las células persistentes: bacterias en estado latente que suelen sobrevivir a los tratamientos y son responsables de la reaparición de infecciones. 

Para eliminar estas células persistentes, a menudo se requieren dosis muy altas de antibióticos, que pueden ser peligrosos o imposibles de administrar a los pacientes. Las nanopartículas redujeron la concentración del fármaco necesaria para matar las células persistentes en 25 veces en comparación con los antibióticos convencionales. El equipo ahora está trabajando en la optimización del proceso de fabricación de nanopartículas para que pueda probarse en entornos clínicos lo antes posible.

“Se necesitan urgentemente soluciones innovadoras para prolongar la acción de los antibióticos que salvan vidas”, afirmó la profesora Eleanor Stride, profesora de Biomateriales de la Universidad de Oxford e investigadora principal del proyecto. “Nuestros hallazgos son muy prometedores, ya que el tratamiento de las infecciones crónicas asociadas con la producción de biopelículas sigue siendo un desafío ante la creciente resistencia a los antimicrobianos en todo el mundo. Los métodos que utilizamos en este estudio se diseñaron con miras al uso clínico, y esperamos seguir desarrollando este sistema para su aplicación en entornos sanitarios”.