Nanomateriales antimicrobianos anclados sobre biomateriales: nanopartículas de plata sobre titanio

GHILINI, F; SCHILARDI, P.L; PISSINIS, D; MIÑAN, A

La Plata

Workshop; Workshop Iberoamericano sobre Biomateriales para Aplicaciones Médicas; 2017

Los dispositivos biomédicos comprenden una amplia variedad de instrumentos que representan algún beneficio para el bienestar y salud humana. Éstos, al estar en contacto con fluidos biológicos, son susceptibles a la contaminación microbiana, la que puede originarse en bacterias ya presentes en el individuo o en aquellas que hayan ingresado por contaminación o manipulación inapropiada del material. La interacción del dispositivo con el medio se produce a través de una interfaz que condiciona la adhesión de microorganismos. Por otro lado, la creciente resistencia de los microorganismos a los antimicrobianos convencionales demanda el desarrollo de nuevas estrategias de erradicación. La funcionalización de superficies es una herramienta poderosa para inhibir la adhesión y proliferación de microorganismos, a través de la inmovilización de compuestos o nanomateriales que no produzcan daño al organismo huésped y que sean capaces de ejercer su efecto a largo plazo en condiciones fisiológicas. El grupo de trabajo está abocado al desarrollo de protocolos de modificación superficial en la nanoescala, sencillos y de bajo costo, capaces de inhibir la adhesión y proliferación bacteriana. En el caso de dispositivos implantables, estos protocolos de funcionalización complementan la acción de los antimicrobianos convencionales administrados al paciente por vía oral. En particular, hemos avanzado en el desarrollo diferentes estrategias que permitan la inmovilización de nanopartículas de plata, ya sea de manera individual o combinada con antimicrobianos convencionales, sobre superficies de titanio (material ampliamente utilizado en implantes dentales y ortopédicos). En este sentido, se prepararon superficies con capacidad para promover la adhesión celular y, al mismo tiempo, inhibir la proliferación bacteriana. Para ello se utilizó poli-L-lisina (PLL) como mediador para la incorporación de AgNPs recubiertas con citrato sobre las superficies de Ti. Se caracterizaron los sistemas mediante FTIR y AFM. Los resultados muestran que sobre la superficie de Ti modificada con PLL (Ti/PLL) se adsorben AgNPs individuales y con un alto grado de cubrimiento, contrariamente a lo que ocurre sobre sustratos de Ti sin modificar, en los que se forman aglomerados de nanopartículas. Se realizaron ensayos de viabilidad bacteriana utilizando tanto bacterias Gram (+) (Staphylococcus aureus, S. aureus) y Gram (?) (Pseudomonas aeruginosa, P. aeruginosa), encontrándose en ambos casos que la superficie diseñada posee propiedades bactericidas (el número de bacterias viables disminuye más de 3 órdenes respecto a un sustrato de Ti sin modificar). Asimismo, hemos preparado superficies multifuncionalizadas a través del anclaje de ampicilina (AMP, antibiótico de amplio espectro) y AgNPs. El protocolo de funcionalización involucra dos pasos sumamente sencillos, logrando que la capacidad antimicrobiana contra S. aureus se mantenga en el tiempo, debido a un mecanismo antibacteriano de dos niveles: muerte por contacto (antibiótico) y muerte por liberación (nanopartículas de plata). El efecto del antibiótico prevalece en las etapas tempranas de la adhesión bacteriana, mientras que las nanopartículas de plata son las responsables de mantener la liberación relativamente baja pero constante de iones plata, preservando la actividad bacteriostática de la superficie a lo largo del tiempo (muerte de más del 80% de bacterias con respecto a superficies sin modificar).