Hasta el 80% de las infecciones crónicas están asociadas a la formación de biopelículas, estructuras viscosas que las propias bacterias secretan para crear una matriz protectora a su alrededor. Esta barrera les confiere una notable resistencia, ya que las resguarda tanto del ataque del sistema inmunitario como de la acción de los antimicrobianos, llegando a incrementar su tolerancia al tratamiento hasta mil veces.
El principal reto que plantean las biopelículas es su eliminación: resulta extremadamente difícil erradicarlas sin deshacer físicamente la matriz, algo que no es fácil de lograr dentro del cuerpo humano.
En este contexto, un equipo del Departamento de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Oxford, en colaboración con el Departamento Nuffield de Ortopedia, Reumatología y Ciencias Musculoesqueléticas (NDORMS), ha desarrollado unas innovadoras nanopartículas cargadas con antibióticos.
Estas partículas, al ser activadas mediante ultrasonido, se vaporizan de forma casi instantánea, lo que permite desintegrar físicamente las biopelículas bacterianas y liberar los fármacos directamente en el lugar de la infección. Una de las principales ventajas de esta técnica es que el ultrasonido puede dirigirse con gran precisión hacia tejidos profundos del cuerpo, facilitando así un tratamiento eficaz y no invasivo de infecciones complejas.
«Se necesitan urgentemente soluciones innovadoras para prolongar la acción de los antibióticos que salvan vidas», afirmó Eleanor Stride, catedrática 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 reto ante la creciente resistencia a los antimicrobianos en todo el mundo», explicó la especialista, que añadió que «los métodos que utilizamos en este estudio se diseñaron con vistas al uso clínico, y esperamos seguir desarrollando este sistema para su aplicación en entornos sanitarios».
Nanopartículas probadas en 10 cepas bacterianas
Las nanopartículas fueron evaluadas frente a 10 cepas bacterianas clínicas, entre ellas Escherichia coli y Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), utilizando cuatro antibióticos distintos. En bacterias que no formaban biopelículas, la combinación de nanopartículas activadas por ultrasonido permitió reducir más de diez veces la concentración de antibiótico necesaria para inhibir su crecimiento, en comparación con los tratamientos convencionales.
Los resultados fueron aún más prometedores en el caso de infecciones asociadas a biopelículas: la terapia combinada logró disminuir más de 40 veces la dosis requerida y eliminó el 100% de las bacterias empleando concentraciones clínicamente viables.
Uno de los hallazgos más relevantes fue la alta eficacia del sistema frente a las llamadas células persistentes, bacterias en estado latente que suelen resistir el tratamiento y provocar recaídas. Normalmente, su erradicación requiere dosis muy elevadas de antibióticos, que pueden resultar tóxicas o inasumibles para el paciente. En este estudio, las nanopartículas lograron reducir en 25 veces la cantidad de fármaco necesaria para acabar con estas células en comparación con el antibiótico administrado de forma libre.
Las biopelículas están implicadas en muchas infecciones de difícil tratamiento, como las heridas crónicas, las infecciones del tracto urinario, las infecciones pulmonares asociadas a la fibrosis quística e incluso el acné. Ante este panorama, el equipo investigador continúa trabajando en la optimización del proceso de fabricación de las nanopartículas, con el objetivo de avanzar hacia su validación clínica y permitir su aplicación en pacientes lo antes posible.
El estudio ‘Reutilización de antimicrobianos con sistemas a nanoescala activados por ultrasonidos para la administración dirigida de fármacos en biopelículas’ ha sido publicado en la revista npj Antimicrobials and Resistance.
