Investigadores del ICIQ construyen cristales microscópicos de plata que eliminan bacterias al moverse por el agua

Investigadores del ICIQ, en Tarragona, han desarrollado una técnica sencilla para producir cristales microscópicos que se activan en presencia de luz, liberando iones de plata con actividad antimicrobiana.

En la antigua Grecia, hace más de 3000 años, los sabios usaron sales de plata para evitar que las heridas se infectaran. Estas sales continuaron utilizándose hasta que Alexander Fleming descubrió el primer antibiótico hace más de 100 años. El uso de antibióticos representó un gran avance en el tratamiento de enfermedades infecciosas, pero la resistencia pronto comenzó a emerger. Las bacterias, que han estado en el planeta más tiempo que nosotros, han encontrado maneras de superar diferentes antibióticos, y hoy la resistencia a los antibióticos es un gran problema de salud global.

En tiempos en que todo evoluciona muy rápidamente, es interesante ganar perspectiva, volver un poco a los orígenes. Por eso la atención ha vuelto a las sales de plata, que tanto se usó hace años y de hecho nunca dejó de ser utilizada. Las sales de plata son la base de cristales microscópicos o micromotores construidos por investigadores del Instituto de Investigación Química de Cataluña (ICIQ-CERCA) de Tarragona, en colaboración con el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2). Estos cristales se mueven de forma autónoma (de ahí el nombre de micromotores) en medios acuosos bajo una irradiación de luz visible. En su viaje, inactivan las bacterias actuales, convirtiéndose en una prometedora herramienta para la recuperación ambiental.

El grupo liderado por el Dr. Katherine Villa, del ICIQ, en colaboración con el ICN2, ha publicado un estudio en la revista Advanced Optical Materials en la que presenta una técnica sencilla para producir cristales microscópicos que se activan en presencia de la luz. La activación implica el movimiento autónomo y la liberación de iones de plata y radicales libres con actividad antimicrobiana, autodegrada, y dejando así el agua libre de los propios cristales.

Según explica la Dra. Villa, “este trabajo es importante pues en él reportamos un efecto sinérgico que incluye la capacidad de autopropulsión de los micromotores bajo estímulos de luz que permite una mayor difusión y dispersión de los iones de plata al igual que radicales libres liberados.”

Los investigadores desarrollan de manera sencilla unas estructuras microscópicas que contienen fosfato de plata y que tienen forma de tetrápodos. No estamos hablando de animales de cuatro patas, sino de una estructura cristalina formada por 4 brazos de unos 5 micrómetros cada uno. Estos cristales, llamados TAMs (por su nombre en inglés), se mueven de manera autónoma a través de la fotocatálisis.

Hablamos de fotocatálisis cuando la luz actúa como catalizador, en este caso haciendo reaccionar el fosfato de plata de los TAMs con el agua del medio, liberando oxígeno, iones plata y radicales libres. Los compuestos generados de la reacción son los responsables de mover los TAMs, y además los radicales e iones de plata liberados matan a las bacterias presentes en el medio.

Esta acción bactericida se explica por el efecto de la plata sobre las paredes de la bacteria, afectando su permeabilidad y por tanto provocando daños irreparables en la pared celular, llevando a la bacteria a la muerte. Los iones de plata liberados de estos micromotores se convierten en nanopartículas de plata que pueden ser recuperadas fácilmente por filtración, evitando una contaminación adicional.

Como explica la Dra. Villa, “los micromotores son el doble de eficientes comparados con nanopartículas de plata solas, según los resultados obtenidos en el estudio. Además, si evitamos su movimiento, la capacidad antibacteriana de estos micromotores se reduce drásticamente.”

Los micromotores son una herramienta muy interesante para la recuperación ambiental. El año pasado el equipo de la Dra. Villa desarrolló unos micromotores recubiertos con lacasa, un compuesto químico que acelera la conversión de urea en amoníaco. La urea es un contaminante emergente, ya que es un producto común de las actividades residenciales (la urea es el principal componente de la orina) y de diferentes procesos industriales, mientras que el amoníaco está ganando importancia como fuente de energía verde; este compuesto se puede descomponer para la producción de hidrógeno y se puede almacenar como combustible verde.