Una nueva investigación ha logrado avances prometedores para la terapiaantibacteriana. En concreto, investigadores de la Universidad de Fuzhou y la Universidad Agrícola de Hunan han desarrollado un complejo artificial innovador, Cu@G-AMPs, que muestra un gran potencial en esta terapia, sobre todo contra bacteriasresistentes a los medicamentos, como el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA).
El desarrollo de los Cu@G-AMP se ha inspirado en los mecanismos naturales de defensa del huésped. Debido a su actividad antibacteriana única, los péptidos antimicrobianos (AMP) se consideran alternativas ideales a los antibióticos tradicionales. El motivo de unión de cobre-níquel amino-terminal (ATCUN) en los AMP desempeña un papel crucial en la regulación inmunitaria.
La microscopía electrónica de transmisión de barrido de campo oscuro anular de alto ángulo (HAADF-STEM) reveló átomos de Cu individuales altamente dispersos en el complejo
Partiendo de esta base, los investigadores incorporaron catalizadores de Cu de un solo átomo en un complejo de AMP con motivo ATCUN, creando Cu@G - AMP. La preparación de Cu@G-AMP implica un proceso de varios pasos: primero, se anclaron átomos individuales de Cu a un sustrato laminar derivado de guanina mediante pirólisis de coordinación, formando Cu@G y, tras ello, se modificaron los AMP con motivo ATCUN sobre Cu@G mediante una reacción de amida para obtener Cu@G-AMP.
La microscopía electrónica de transmisión de barrido de campo oscuro anular de alto ángulo (HAADF-STEM) reveló átomos de Cu individuales altamente dispersos en el complejo. Además, la formación exitosa de Cu@G-AMP, un nanomaterial libre de antibióticos, fue confirmada por múltiples técnicas de identificación de la estructura molecular, como la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), las pruebas de potencial zeta y la difracción de rayos X (XRD).
Por otro lado, las propiedades antibacterianas de los Cu@G-AMP también fueron investigadas a fondo. Con experimentos in vitro se demostró que exhibían actividad antibacteriana contra el SAMR, especialmente en condiciones ácidas, lo que es consistente con el mecanismo de reacción similar al de Fenton. El complejo generó especies reactivas de oxígeno (ROS) a partir del H 2 O 2 , y a medida que aumentaba la concentración de Cu@G-AMP, también lo hacía la cantidad de ROS. Las pruebas de toxicidad indicaron que los Cu@G-AMP tenían baja citotoxicidad para las células MC3T3-E1 y no causaban lisis de glóbulos rojos dentro del rango de concentración antibacteriana, lo que demuestra su biocompatibilidad ideal.
Además, el estudio también exploró los mecanismos bacteriostáticos de los Cu@G-AMP. El análisis proteómico reveló que alteraba los sistemas de respuesta al estrés del SAMR, incluida la regulación del quórum sensing, las enzimas antioxidantes y la reparación y recombinación de genes. Siguiendo con las evaluaciones, utilizando un modelo de infección bacteriana resistente a heridas en ratones, se probó el rendimiento in vivo de los Cu@G-AMP.
El análisis proteómico reveló que alteraba los sistemas de respuesta al estrés del SAMR, incluida la regulación del quórum sensing, las enzimas antioxidantes y la reparación y recombinación de genes
Los resultados mostraron que los Cu@G-AMP promovieron eficazmente la cicatrización de heridas. Tiraron del cierre de los bordes, estabilizaron el tejido de granulación, promovieron la proliferación de fibras de colágeno, aliviaron la inflamación y promovieron la neovascularización en áreas de heridas infectadas por SAMR.
Con todo, esta investigación sobre los Cu@G-AMP ofrece una nueva perspectiva para abordar el desafío global de la resistencia a los antibióticos. El desarrollo de estos nuevos agentes antibacterianos podría allanar el camino para terapias más efectivas y sostenibles en el futuro, especialmente teniendo en cuenta que las bacterias resistentes a los medicamentos siguen amenazando la salud pública.
El artículo ‘Incorporación de sitios de cobre individuales y péptidos de defensa del huésped en un nanorreactor para terapia antibacteriana mediante diseño bioinspirado’ ha sido escrito por Xuan Chen, WeiLuo, QunGao, CongrongChen, LichanLi, DongboLiu y ShaoyunWang.