La resistencia a los antimicrobianos se ha convertido en una de las principales amenazas para la salud pública. A medida que algunas bacterias dejan de responder a los antibióticos disponibles, la investigación científica busca nuevas estrategias que permitan combatir las infecciones sin depender exclusivamente de nuevos fármacos.
Una de las vías que está cobrando fuerza es el desarrollo de materiales antimicrobianos capaces de impedir la colonización de bacterias o destruirlas mediante mecanismos físicos y químicos. Varios grupos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) trabajan en superficies y materiales destinados a hospitales, implantes médicos, industria alimentaria, agricultura y otros ámbitos. El objetivo es actuar antes de que la infección se establezca, reduciendo además el riesgo de favorecer nuevas resistencias. Uno de los problemas más importantes asociados a prótesis y dispositivos médicos es la formación de biofilms, estructuras que las bacterias crean al adherirse a una superficie y que dificultan posteriormente su eliminación.
El grupo Copromat del Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM-CSIC), dirigido por Ana Conde del Campo, trabaja desde hace casi dos décadas en superficies metálicas antimicrobianas para reducir este riesgo. Su estrategia consiste en modificar el titanio de los implantes mediante una capa de óxido de titanio con flúor y una estructura nanotubular. Esta superficie dificulta la adhesión bacteriana y, además, puede utilizarse para incorporar antibióticos y reforzar su acción.
Los resultados obtenidos muestran una eliminación de más del 95% de las bacterias depositadas sobre estas superficies sin perjudicar la integración del implante en el hueso. La misma tecnología se ha aplicado también a otros metales utilizados en hospitales y en la industria alimentaria. Los tratamientos desarrollados consiguen reducir entre un 90% y un 98% la adhesión de bacterias como E. coli, Salmonella o Listeria.
Materiales que dificultan la adhesión de las bacterias
Otra estrategia consiste en modificar la arquitectura de las superficies para controlar la interacción entre los microorganismos y los materiales. El equipo de Enrique Martínez-Campos, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP-CSIC), desarrolla superficies con miles de microporos organizados en estructuras similares a un panal.
Estas cavidades modifican el comportamiento de las bacterias sobre el material, dificultando su supervivencia, al tiempo que permiten el crecimiento de células humanas. El grupo investiga también la incorporación de grupos fluorados y el uso de técnicas de impresión 2D y 3D para diseñar superficies con propiedades antimicrobianas específicas. Para estudiar su comportamiento en condiciones más próximas a las reales, los investigadores han desarrollado además un modelo de piel humana cultivada en laboratorio que permite analizar la respuesta de los tejidos frente a las infecciones.
Eliminar bacterias mediante luz
En el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), el grupo de Rosario Núñez trabaja con una estrategia diferente: la terapia fotodinámica antimicrobiana. El sistema utiliza moléculas sensibles a la luz que, al ser irradiadas en presencia de oxígeno, generan especies reactivas capaces de destruir microorganismos. El equipo ha desarrollado moléculas de la familia de los BODIPY yodados, con las que ha conseguido eliminar cultivos de bacterias como Staphylococcus aureus y Enterococcus faecium mediante luz verde.
Una de las ventajas de esta tecnología es que la actividad antimicrobiana se puede activar de forma localizada mediante la iluminación. Esto permite plantear aplicaciones en desinfección de superficies y dispositivos médicos y, al mismo tiempo, dificulta que las bacterias desarrollen mecanismos de resistencia frente al tratamiento.
Incorporar defensas naturales a los dispositivos médicos
La prevención de infecciones asociadas a catéteres es otra de las líneas desarrolladas por Imma Ratera, del ICMAB-CSIC y del CIBER-BBN. Su grupo ha modificado superficies de polímeros utilizados en dispositivos médicos, como el poliuretano termoplástico, mediante monocapas de moléculas autoensambladas. Sobre ellas han conseguido anclar de forma estable la α-defensina 5, una proteína antimicrobiana humana. La modificación proporciona a la superficie propiedades antibacterianas y dificulta la formación de biofilms. La estrategia busca que el propio dispositivo incorpore una defensa frente a la colonización bacteriana desde el momento de su utilización.
Un enfoque que va más allá de la salud humana
La investigación del CSIC también aborda la resistencia antimicrobiana desde una perspectiva One Health, que integra la salud humana, animal y ambiental. En el Centro de Investigación en Nanomateriales (CINN-CSIC), el equipo de Belén Cabal Álvarez desarrolla materiales antimicrobianos inorgánicos para distintas aplicaciones. Entre ellas se encuentran recubrimientos destinados a implantes dentales para reducir la formación de biofilms asociados a la periimplantitis. La investigación también se extiende a la sanidad animal y al desarrollo de materiales destinados a controlar microorganismos que afectan a cultivos agrícolas.
Prevenir en lugar de combatir después
Las diferentes investigaciones desarrolladas en el CSIC muestran una evolución en la estrategia frente a la resistencia antimicrobiana. La solución no pasa únicamente por descubrir nuevos antibióticos, sino también por diseñar materiales capaces de impedir que las bacterias se adhieran, formen biofilms o sobrevivan sobre determinadas superficies.
Implantes que dificultan la colonización, superficies capaces de atrapar microorganismos, materiales activados mediante luz o dispositivos médicos que incorporan defensas antimicrobianas son algunas de las vías que se están explorando. En un contexto en el que cada vez resulta más difícil tratar determinadas infecciones con los antibióticos existentes, convertir las propias superficies en una barrera frente a los microorganismos puede ser una pieza clave para reducir la propagación de infecciones y limitar la aparición de nuevas resistencias.
