martes, 29 de mayo de 2012

Summertime: camisas de seda con actividad antimicrobiana


No se si esto llegará a las tiendas de Zara este verano, pero ahora un grupo de investigadores americanos han desarrollado un sistema sencillo y barato para convertir la seda en un tejido capaz de matar bacterias en pocos minutos. 


La seda es una fibra natural formada por proteínas, con una alta proporción del aminoácido  glicina, lo que le proporciona unas propiedades características: fibras fuertes y resistentes al estiramiento.
En la parte inferior se muestra una imagen de microscopía electrónica
de un tejido de seda con bacterias asociadas.

Han ensayado varios tratamientos con agentes oxidantes, como los compuestos de cloro, algunos tan comunes como la lejía. Para ello, han tratado los tejidos de seda con lejía con distintos grados de acidez durante distintos tiempos, los han aclarado con agua y después secado. Han seleccionado así las condiciones que no afectaban a la calidad y resistencia del tejido. Posteriormente los han puesto en contacto con suspensiones de bacterias durante 10 minutos y han analizado el efecto sobre la viabilidad de los microorganismos. Los agentes derivados del cloro son potentes oxidantes que interaccionan con los grupos -SH de algunos aminoácidos.

Los resultados demostraron que, a diferencia de la seda control sin tratar con lejía, el tejido clorado durante 1 hora y con un pH = 5, era capaz de reducir un 99,99%  la viabilidad de bacterias y esporas en solo 10 minutos. En concreto, en este estudio emplearon como modelos  de microorganismos a la bacteria Gram negativa Escherichia coli K12 y a la bacteria Gram positiva Bacillus thuringiensis, además de las esporas de esta última. Las esporas bacterianas son formas de resistencia capaces de sobrevivir a condiciones ambientales extremas (calor, desecación, radiaciones, agentes químicos, …) durante millones de años!  

Aunque en este estudio emplearon microorganismos no patógenos, los autores consideran que el mismo efecto podría ocurrir frente a otras bacterias patógenas como Escherichia coli 0157:H7 o Bacillus anthracis, el causante del ántrax o carbunco. Por ello, esta nueva seda “mata bacterias” puede tener usos potenciales en el desarrollo de nuevos equipos de protección, como máscaras o filtros para purificar el aire, agua,  …. Ahora ya solo falta añadir el toque de un buen diseñador!

Sporicidal/Bactericidal Textiles via the Chlorination of Silk. M. B. Dickerson, et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2012, 4(3): 1724−1732.

martes, 22 de mayo de 2012

Veneno de escorpión contra el virus VIH


Muchos seres vivos producen sustancias para repeler la invasión de agentes infecciosos como bacterias, virus, hongos y parásitos. Suelen ser pequeños proteínas o péptidos entre 10-50 aminoácidos, entre los que se incluyen la arginina y la lisina, y por eso son péptidos cargados positivamente. Estos péptidos catiónicos con actividad antimicrobiana son parte de lo que se denomina el sistema de inmunidad innata.

El veneno de escorpión, por ejemplo, es un cocktail compuesto por más de 80 péptidos de este tipo, con múltiples actividades biológicas. Aunque existen diferencias entre los distintos tipos de escorpiones, algunos de sus venenos son entre 10 y 100 veces más potentes que los de serpientes, y tiene efectos neurotóxicos, pueden afectar al páncreas, los pulmones o causar coagulación sanguínea. Sin embargo, algunos de los componentes de estos venenos, con nombres tan aparentes como scorpina o mucroporina, tienen actividad contra algunos virus (herpes, gripe, adenovirus, rotavirus o el virus de las paperas) y bacterias, y representan un potencial enorme para el desarrollo de nuevas drogas con actividad antimicrobiana. 


Se conocen unas mil cuatrocientas especies de escorpiones en todo el mundo. En la foto, Mesobuthus martensii, del que se obtiene el veneno para preparar el péptido Kn2-7 con actividad anti-VIH.

Ahora, un grupo de investigadores chinos han descubierto que unos péptidos derivados del veneno del escorpión tienen actividad anti-VIH. En concreto, han aislado estos péptidos del veneno de un escorpión y los han modificado cambiándole algunos aminoácidos. Uno de ellos, denominado Kn2-7, es capaz de inhibir la multiplicación del virus en modelos celulares. Además, han demostrado que el efecto del péptido es debido a la interacción directa con la partícula viral. Su acción anti-VIH es efectiva frente a 13 tipos o cepas distintos del virus VIH-1, por lo que los investigadores concluyen que tiene una actividad antiviral de amplio espectro. Esto, combinado con su baja toxicidad celular, hacen de este péptido un candidato prometedor para el desarrollo de futuras terapias anti-VIH.

En conclusión, han diseñado un péptido derivado del veneno de escorpión que muestra una actividad antiviral muy potente contra 13 cepas distintas de VIH-1 y con baja toxicidad celular, y que se podría mejorar combinándolo con anticuerpos anti-VIH. Sin embargo, se necesita más investigación para clarificar el mecanismo de acción del péptido, y son necesarios más estudios farmacológicos y de toxicidad en animales para definir la seguridad y el potencial de aplicación práctica del Kn2-7 como agente preventivo para la transmisión del VIH.

Anti-HIV-1 Activity of a New Scorpion Venom Peptide Derivative Kn2-7.Chen Y, et al. PLoSOne. 2012;7(4):e34947.

martes, 8 de mayo de 2012

Bacterias que fabrican grafeno: el material del futuro


El grafeno es una forma del carbono, compuesta por una única capa de átomos de carbono, empaquetados en una estructura compacta hexagonal: una fina hoja de carbonos de un átomo de espesor. Se trata de un material nuevo. Sus descubridores, A. Geim y K. Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física de 2010.

Tienen unas extraordinarias propiedades mecánicas y eléctricas que lo hacen muy interesante: ya ha sido calificado como el material del futuro. Es transparente, flexible, ultraligero, extraordinariamente resistente e impermeable, y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido (100 veces mejor que el silicio). En el futuro es muy probable que permita la construcción de nuevos dispositivos electrónicos con pantallas flexibles y transparentes, baterías mucho más potentes, duraderas y sencillas, y la creación de nuevos materiales con aplicaciones en biomedicina, medio ambiente y otros sectores industriales.



El origen del grafeno está en el grafito común que se encuentra por ejemplo en los lápices. En un milímetro de grafito hay tres millones de capas
de grafeno apiladas.

Sin embargo, el mayor problema es que hoy en día no es posible la fabricación de grafeno a escala industrial.  Para sintetizarlo en el laboratorio se realiza una reacción química de reducción del óxido de grafeno, empleando hidrazina, un compuesto químico altamente tóxico. Ahora, un grupo de ingenieros japoneses han conseguido sintetizar grafeno mediante la reducción del óxido de grafeno empleando microorganismos, en vez de hidrazina.

El método desarrollado se basa en la capacidad de algunas bacterias de emplear el óxido de grafeno como aceptor final de electrones en su cadena respiratoria. La reducción del óxido de grafeno ocurre por tanto por la acción de estas bacterias, obtenidas por cierto de un río local cercano al laboratorio de los investigadores en la Universidad de Toyohashi. Desgraciadamente, no nos dan información sobre el tipo de bacterias que aislaron. Se obtuvieron así láminas de unas 100 micras de grafeno y los análisis demostraron que era de una gran calidad.

Este método, aunque todavía en una fase preliminar, puede suponer un sistema de bajo coste, de alta eficiencia y respetuoso con el medio ambiente para la producción industrial de grafeno de alta calidad para la industria eléctrica. Otro ejemplo de que la solución está en las bacterias!



Si te interesa también lo puedes oír en El podcast del microbio.

Microorganism mediated synthesis of reduced graphene oxide films. Tanizawa, Y., et al. 2012. Journal of Physisc: Conference Series 352: 012011
doi: 10.1088/1742-6596/352/1/012011