Estudios fisicoquímicos, microbiológicos y nanotoxicológicos de nanopartículas de plata

Abstract

En los últimos años, el uso excesivo e indiscriminado de los antibióticos junto con la adquisición y diseminación de genes de resistencia antibiótica, han resultado en la aparición de bacterias multirresistentes que vuelven ineficientes las opciones de tratamiento convencional y aumentan la morbilidad y mortalidad en enfermedades infecciosas. En este sentido, con la creciente investigación en el campo de la nanotecnología, se ha informado que varios nanomateriales poseen propiedades antimicrobianas excepcionales, pudiendo inhibir o eliminar el crecimiento de una gran parte de microorganismos. Entre los nanomateriales que poseen estas características, se encuentran las nanopartículas metálicas, como las de cobre (CuNPs) y las de plata (AgNPs), que ya han demostrado ser efectivas en cepas bacterianas multirresistentes. Sin embargo, como los nanomateriales exhiben propiedades distintivas en comparación con sus equivalentes en la macroescala, se pueden producir interacciones impredecibles con los sistemas biológicos, y es por ello que resulta esencial un estudio nanotoxicológico que asegure que estas nanopartículas sean capaces de generar una respuesta apropiada en el hospedador sin producir efectos adversos. Para ello, el modelo animal zebrafish se ha convertido en uno de los modelos más frecuentes para evaluar nanotoxicidad, ya que permite evidenciar eventos dinámicos, interactivos y de múltiples órganos. En el presente trabajo, se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica, microbiológica y nanotoxicológica de nanopartículas metálicas con el fin de incorporarlas en emulsiones de aceite en agua para su utilización como antimicrobianos en el tratamiento de lesiones cutáneas. Fisicoquímicamente, se caracterizó tamaño, morfología, estado de aglomeración y estabilidad de CuNPs y AgNPs por microscopía electrónica de transmisión, dispersión dinámica de la luz, espectroscopía UV-Visible y potencial zeta. Los resultados revelaron que la muestra de CuNPs posee nanopartículas disgregadas, y que la muestra de AgNPs cuenta con una población moderadamente polidispersa de nanopartículas poco electronegativas con un tamaño promedio de 904 nm y variedad de morfologías. Microbiológicamente, se realizaron estudios de Concentración Inhibitoria Mínima (CIM) y de Concentración Bactericida Mínima (CBM) de CuNPs y AgNPs en Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli y Staphylococcus aureus. Las CuNPs demostraron una CIM de 30 ppm para Pseudomonas aeruginosa; y con las AgNPs se encontró una CIM de 30 ppm para Pseudomonas aeruginosa y una CIM de 8 ppm para Escherichia coli y Staphylococcus aureus. En adición, las concentraciones de 60 y 100 ppm de AgNPs resultaron bacteriostáticas en las tres cepas bacterianas. Nanotoxicológicamente, se estudió mortalidad, morfología, neurotoxicidad, cardiotoxicidad y hepatotoxicidad de AgNPs en zebrafish. Se observó que estas nanopartículas metálicas no produjeron anomalías morfológicas ni hepatotoxicidad en el modelo zebrafish; por otro lado, sí resultaron cardiotóxicas en todas las concentraciones ensayadas, y letales y neurotóxicas en altas concentraciones y a largo plazo.