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Una partícula que solo es visible bajo un microscopio electrónico podría ser la esperanza para debilitar una peligrosa bacteria que habita en los hospitales y ha resultado ser muy resistente a los antibióticos.
La laboratorista química Marilyn Porras trabajó en el diseño de una nanopartícula capaz de liberar un antibiótico para combatir los efectos de la bacteria llamada Pseudomonas aeruginosa AG1. Este microorganismo está asociado a infecciones en ojos, oídos, piel y tejidos blandos, especialmente en personas que han sufrido graves quemaduras.
También es responsable de infecciones urinarias y respiratorias, particularmente en pacientes con fibrosis quística y con respiración artificial.
Porras es estudiante de posgrado de la Facultad de Microbiología de la Universidad de Costa Rica e investigadora asociada del Laboratorio Nacional de Nanotecnología (Lanotec) del Centro Nacional de Alta Tecnología (Cenat-Conare), en Pavas. En estos momentos, el diseño de su nanopartícula está en proceso de obtener patente.
¿Cómo lo logró? El proyecto consistía en diseñar en el laboratorio unas partículas esféricas que miden 50 nanómetros de diámetro. Un nanómetro es la medida resultante de dividir un metro en mil millones de partes.
“Si comparamos a la Tierra con una pelota de tenis, la nanotecnología sería la disciplina que estudia a escala esa pelota”, explicó José Roberto Vega, director del Lanotec.
Según Porras, la materia prima para fabricar estas nanopartículas es el quitosano, un componente derivado de la quitina que, a su vez, es un compuesto químico muy abundante en la naturaleza. Tanto el quitosano como la quitina son polímeros, es decir, grandes moléculas formadas por unidades estructurales más pequeñas que se repiten.
“Después de la celulosa, la quitina es el polímero más abundante en la naturaleza. Está presente en el exoesqueleto (coraza) de insectos y crustáceos como camarones, langostas y cangrejos. Tiene propiedades bacteriostáticas y fungistáticas, lo que significa que les impide a microorganismos como bacterias y hongos, crecer, reproducirse y provocar infecciones. También se utiliza para la cicatrización de heridas”, declaró la científica.
Porras detalló que a la molécula del quitosano –que tiene cargas positivas– se le agregan moléculas con carga negativa y el resultado es la formación de esferas de dimensiones nanométricas.
“Esas nanopartículas en forma de esfera tienen muchas aplicaciones. En su interior se pueden colocar una gran cantidad de fármacos o bien se pueden funcionalizar químicamente: esto es agregarle ciertas moléculas en su exterior para darle una función específica”, agregó.
En este caso particular, a las nanopartículas se les coloca un agente quelante en su exterior, o sea, una molécula que atrapa metales. Por dentro, se “cargan” con un antibiótico conocido como carbapenem, que es muy potente pero para el cual la bacteria Pseudomonas aeruginosa AG1 ha desarrollado una resistencia extraordinaria.
Ese mecanismo de defensa de la bacteria consiste en liberar unas enzimas que necesitan zinc, un metal que actúa como escudo contra el antibiótico. De este modo, cuando la nanopartícula se topa con Pseudomonas aeruginosa AG1, libera tanto el fármaco que lleva adentro, como el agente quelante, que se encarga de bloquear la acción del zinc. Al quedar vulnerable, es más fácil combatir la bacteria.
Enemigo al acecho. Fernando García, profesor catedrático del Centro de Investigación en Enfermedades Tropicales (CIET) de la UCR, coordina desde el 2004 una investigación sobre las infecciones intrahospitalarias causadas por Pseudomonas aeruginosa.
“Esta bacteria se encuentra en suelo, agua, plantas, alimentos y otras superficies. Se adapta a muchos ambientes, incluyendo los hospitalarios. Incluso puede sobrevivir en antisépticos, desinfectantes, jabones y otras soluciones de limpieza”, destacó.
Indicó que es muy difícil precisar cuántos pacientes infectados hay en hospitales nacionales.
El científico alertó que el uso inadecuado e indiscriminado de los antibióticos favorece al desarrollo de resistencia por parte de estas bacterias.
