Cuando el antibiótico viaja en taxi: nanotecnología al rescate

En las calles de una ciudad existe una coreografía perfecta de quienes la transitan. Bicicletas, motos, coches o autobuses se abren paso entre semáforos, rotondas y pasos de peatones. Ante una emergencia, todo colapsa. Los servicios sanitarios, la policía o los bomberos deben abrirse paso en el embotellamiento para llegar hasta el lugar del accidente, pero no siempre es fácil y, en ocasiones, no se llega a tiempo para evitar el desastre.

En el organismo ocurre lo mismo. Todo está acompasado y regido por una armonía perfecta que permite que cada órgano, cada tejido, cumpla la función para la que están destinados. Sin embargo, cuando se produce una infección, sobre todo si es grave, deben entrar en juego los antibióticos, la UME que permite a nuestro cuerpo superar la emergencia.

Hasta el momento, antibióticos como Cefepime y Meropenem, de la familia de la penicilina, utilizados en infecciones bacterianas de cierta gravedad como neumonías, meningitis o septicemia, deben administrarse por vía intravenosa y su acción dura entre 1 y 2 horas en el flujo sanguíneo. Esto provoca que tengan que dosificarse frecuentemente y, por tanto, que las bacterias adquieran resistencia con rapidez. Es como si los bomberos acudieran en bicicleta para sofocar un incendio. Si llegan, poco o nada podrán hacer probablemente, ya que el fuego se habrá extendido.

El equipo de investigación de la Universidad de Huelva, responsable del artículo.

Por eso, dotar a los antibióticos de un buen transporte hasta la infección y que lleven la suficiente carga para anular hasta el último rescoldo, es de vital importancia. Es lo que ha logrado un equipo de investigación de la Universidad de Huelva, la Universidad de Sevilla y el Hospital Universitario Virgen Macarena. Los investigadores han utilizado nanotubos de carbono como vehículos efectivos y directos para frenar la proliferación de bacterias como demuestran en el artículo publicado en la revista Journal of Drug Delivery Science and Technology.

Servicios 24 horas

Los expertos han verificado en sus ensayos, con especies bacterianas, que la dosis de fármaco incluida en un nanotubo de carbono actúa más eficazmente durante 24 horas, consiguiendo así un mayor rendimiento y una reducción en la frecuencia de administración.

Los nanotubos son estructuras un millón de veces más finas que un cabello, compuestas por átomos de carbono organizados de manera parecida a un panal que se enrolla formando un cilindro. “Gracias a su tamaño diminuto, resistencia y ligereza, estos nanotubos pueden usarse como pequeños contenedores para transportar medicamentos dentro del cuerpo y liberarlos poco a poco en el lugar donde se necesitan”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva Manuel López, autor del artículo.

Los investigadores comprobaron que al incorporar los antibióticos en nanotubos de carbono mediante adsorción física, se logran mejoras significativas en su desempeño.

El proceso que utilizan para unir el antibiótico a la superficie del nanotubo sin modificar químicamente el medicamento es conocido como adsorción física. De esta manera, comprobaron que se logran mejoras significativas en su desempeño. 

• Se redujo la concentración mínima inhibitoria (MIC), es decir, fue necesario emplear menos cantidad de medicamento para frenar el crecimiento bacteriano. 
• Se prolongó el efecto terapéutico, ya que el fármaco permaneció activo durante más tiempo en el organismo gracias a una administración más controlada. 

Esta distribución sostenida permite mantener niveles constantes del medicamento, lo que no solo mejora su eficacia, sino que también disminuye la frecuencia de las dosis y reduce el riesgo de generar resistencia bacteriana.

Un taxi contra la infección

Los científicos confirmaron que estos dos antibióticos, Cefepime y Meropenem, podían utilizar nanotubos de carbono como ayuda, ya que tienen la capacidad de atraer y sujetar a otras moléculas como si fueran pequeños imanes. El proceso de preparación de la fórmula es la siguiente:

• Mezclan los nanotubos y el medicamento en una solución líquida. De esta manera, el antibiótico se pega a la superficie de la lámina de carbono sin necesidad de usar químicos adicionales ni hacer cambios en su estructura. 
• Probaron la mezcla en el laboratorio contra bacterias resistentes, es decir, aquellas que ya no responden fácilmente a los antibióticos comunes. 
• Midieron qué cantidad de medicamento se necesitaba para detener a las bacterias y cuánto tiempo duraba su efecto. 

Así, confirmaron que el antibiótico, al ir “montado” en los nanotubos, funcionaba mejor. Como un taxi, lleva el medicamento al lugar indicado por una vía más rápida.

Nuevas vías de acceso

Tras los distintos ensayos, los científicos confirmaron que tanto Meropenem como Cefepime se cargan en más de un 90 % sobre los nanotubos de carbono cuando se alcanza una concentración de 2 gramos por litro de disolución, lo que confirma la alta capacidad de estos nanomateriales para actuar como vehículos de fármacos sin necesidad de procesos químicos complejos.

Los nanotubos están compuestos por átomos de carbono organizados de manera parecida a un panal que se enrolla formando un cilindro. Imagen: Pixabay.

Además de las distintas pruebas con las cantidades de medicamento, ensayaron con diferentes tipos de nanotubos:

• Los llamados de pared simple, una sola lámina de átomos de carbono dispuestos en una estructura hexagonal.
• Los de pared múltiple, en los que varias capas concéntricas de nanotubos de pared simple se apilan una dentro de otra. 

Estas últimas fueron más efectivas con Cefepime.

Aunque los resultados confirman su aplicación médica, los expertos deben continuar sus investigaciones más allá de las cepas bacterianas para evaluar:

• Citotoxicidad y capacidad de los nanotubos para entregar antibióticos sin dañar células sanas. 
• Profundizan en la longitud que deben tener, ya que cuanto más pequeños sean, menor es el riesgo de que se acumulen y puedan producir efectos adversos. 

Estos avances buscan mejorar la seguridad y eficacia de estos sistemas para la administración de medicamentos. Además, continúan su labor investigadora en torno a

• Nuevos transportadores.
• Otro tipo de medicamentos.

Esta gran ciudad que es el organismo, debe estar provista de potentes vehículos para que los servicios de emergencia puedan llegar siempre puntuales, equipados y listos, sin importar el tráfico ni la distancia. Los nanotubos de carbono actúan como atajos invisibles, como túneles rápidos que permiten a los antibióticos llegar intactos y actuar cuando más se les necesita. El rescate llega por vía prioritaria, sin atascos y con luz verde hacia la recuperación.

Más información en #CienciaDirecta: Aplican nanotubos para conseguir antibióticos más resistentes y eficaces