Actividad biocida de nanomateriales de diferente naturaleza y morfología

Resumen

La nanotecnología es una ciencia multidisciplinar que estudia materiales con un tamaño menor de 100 nm. Su aplicación en el campo de la medicina ha permitido en los últimos años el desarrollo de nuevas estrategias para el diagnóstico y el tratamiento de varios tipos de enfermedades de forma mucho más eficaz. Varios estudios han demostrado la capacidad antimicrobiana de las nanopartículas (NPs), aunque aún no se comprenden del todo las bases moleculares que explican este fenómeno ni su mecanismo de acción. Por ello, el objetivo de esta tesis doctoral ha sido analizar la capacidad biocida de NPs de diferentes materiales y morfologías sobre varios sistemas biológicos, para obtener información susceptible de ser útil en el tratamiento de diferentes patologías infecciosas y patologías crónicas no infecciosas. Los microorganismos estudiados fueron bacterias Gram positivas, bacterias Gram negativas, levaduras, hongos filamentosos y amebas. Dado que las NPs parecen ejercen su acción fundamentalmente a través del contacto físico, y que se ha demostrado que las células humanas sufren alteraciones en el glicocálix durante su transformación tumoral, en especial a nivel de proteoglicanos y glicosaminoglicanos (GAGs), lo que tendría influencia en la interacción célula-NPs, el estudio se extendió a diferentes líneas de células humanas, tanto sanas como tumorales. Las nanoestructuras utilizadas para la realización de este trabajo se pueden clasificar en NPs magnéticas y no magnéticas, estando constituidas las nanoestructuras magnéticas por hierro, cobalto y níquel, y las no magnéticas, por plata. Las NPs magnéticas presentaban una morfología de hilo, mientras que las nanopartículas de plata (AgNPs) incluían tres formas diferentes; esferas, hilos y anillos. Esta última morfología constituía un novedoso tipo de NP no estudiada anteriormente. Los resultados mostraron que las NPs magnéticas no provocaban ninguna alteración en la viabilidad o proliferación de las células procariotas o eucariotas en las condiciones estudiadas. En cambio, las AgNPs ejercieron un efecto biocida sobre bacterias, hongos, amebas y células, variable en función de la concentración, morfología, tiempo de exposición y organismo con el que interactúaban. Los nanoesferas fueron la morfología que mayores alteraciones causó sobre la viabilidad de bacterias planctónicas, mientras que los nanoanillos de plata (AgNAs) ejercieron un mayor efecto sobre la proliferación de bacterias planctónicas y sobre la viabilidad de biopelículas y hongos. Por otra parte, los nanohilos provocaron mayores alteraciones sobre quistes y trofozoitos de amebas que las otras dos morfologías. En cuanto a los efectos causados sobre líneas celulares humanas, las NPs influyeron más en la viabilidad de las células tumorales en comparación con las células sanas, siendo los AgNAs la forma con mayor actividad biocida en ambos tipos celulares. Además, el incremento en la sensibilidad en las células tumorales tras la acción de los AgNAs, parece deberse en cierta medida a las alteraciones de los GAGs presentes en la superficie celular. Varios de los experimentos realizados han demostrado que la inhibición de la síntesis de los GAGs, y su fragmentación por liasas provocaron un mayor efecto sobre las células tumorales que sobre las células sanas, y además, las diferencias de composición de los GAGs influyeron en el efecto de los AgNAs.