Investigadors del Departament de Química Inorgànica i Orgànica de la Universitat Jaume I de Castelló (UJI) han desenvolupat un nou material bactericida que s'activa amb la llum i que podria tenir utilitat per a combatre les infeccions hospitalàries més comunes. Els resultats d'aquest treball liderat pel professor Francisco Galindo, en col·laboració amb la investigadora Alicia Beltrán, s'han publicat en la revista Journal of Materials Chemistry.
El nou material sintetitzat és un complex de molibdè enllaçat a un polímer de tipus poliestirè. «S'ha caracteritzat fotoquímicament i s'ha observat que és capaç de generar oxigen singlet amb alta eficiència. A més, s'han fet assajos preliminars usant aquest polímer per a eliminar cultius del bacteri Staphylococcus aureus, una de les causes d'infeccions hospitalàries més habituals», afirma Francisco Galindo. «Els assajos han sigut molt prometedors, atès que s'ha aconseguit eliminar la pràctica totalitat dels bacteris exposats al nou material i llum», agrega.
Bacteris, virus i fongs són responsables de nombroses patologies. Una de les múltiples formes d'eliminar aquests microorganismes és la denominada teràpia fotodinàmica. Aquesta consisteix en la utilització de certes substàncies que són activades amb llum. «Després de la irradiació es generen les anomenades espècies reactives d'oxigen, que destrueixen els patògens», explica Galindo. L'espècie reactiva d'oxigen més freqüent és l’oxigen singlet, que s'ha aplicat tradicionalment en la teràpia fotodinàmica per als tractaments tant d'infeccions cutànies com de càncer, que opera sota els mateixos principis i que en lloc de destruir microbis elimina cèl·lules tumorals.
D'ús preventiu i terapèutic
L'aplicació més immediata del nou material desenvolupat per l’UJI seria la bactericida, tant a escala preventiva com a escala terapèutica. En el cas preventiu es podria incloure el nou material en objectes autoesterilitzables aplicant-hi llum, per exemple, material quirúrgic. En el cas terapèutic es podrien desenvolupar tractaments dermatològics per a patologies cutànies, no sols infeccions, sinó també càncer de pell.
«El material de molibdè-poliestirè està en la fase de desenvolupament en laboratori químic i microbiològic. De fet, estem estudiant com influeixen altres polímers com a suport o quina eficiència i estabilitat tenen altres complexos de molibdè», adverteixen els autors del treball. A més, tenen previst estudiar l'efecte fotodinàmic sobre altres cultius de bacteris. L'aplicació en condicions mèdiques reals solament està en la fase inicial i «estem treballant ja amb especialistes mèdics per a avaluar-ne l’eficiència en condicions reals», matisa Galindo, qui indica que aquest estudi està finançat pel Pla de Promoció de la Recerca de l’UJI i té com a objectiu trobar aplicacions en teràpia fotodinàmica per a diversos compostos no convencionals.
Teràpia fotodinàmica antibacteriana
La principal novetat és conceptual, atès que el material desenvolupat és el primer exemple de complex de molibdè usat per a teràpia fotodinàmica antibacteriana. En l'actualitat, el camp està àmpliament copat per la família de les porfirines i ftalocianines. Un desavantatge d'aquests materials és que tendeixen a agregar-se i perdre la seua eficiència, cosa que no succeeix amb el fotosensibilitzador estudiat. «El fet d'haver demostrat que els complexos de molibdè tenen activitat bactericida fa que per davant hi haja un ampli camp per explorar, assajant altres compostos amb estructures diferents. A més de l'alta eficiència en la destrucció de bacteris, s'ha observat que el polímer amb molibdè és molt fotoestable, és a dir, no s'autodestrueix amb la llum, mentre que altres fotosensibilitzadors acaben degradant-se després de l'aplicació de llum per llargs períodes de temps», apunta Galindo.
El fotosensibilitzador és el compost químic que capta la llum i és capaç de generar oxigen singlet destructor de microbis o cèl·lules canceroses. Per això, una gran part de l'esforç fins avui dut a terme per la comunitat científica ha consistit a crear nous fotosensibilitzadors cada vegada més eficients. La gran majoria de fotosensibilitzadors actuals pertanyen al grup de les porfirines i ftalocianines. Altres famílies que s'han desenvolupat són les fenotiazines, els colorants xantènics i les nanopartícules de materials semiconductors.
Aquesta recerca s'ha desenvolupat de manera multidisciplinària entre tres centres. El complex de molibdè fotosensibilitzador ha sigut sintetitzat en el grup dirigit pel professor Maxim Sokolov, de l'Institut de Química Inorgànica de l'Acadèmia de Ciències Russa. Els assajos amb bacteris han sigut duts a terme en el grup del doctor Antonio Rezusta, del Departament de Microbiologia de l'Hospital Miguel Servet de Saragossa. Quant a la Universitat Jaume I, la investigadora Alicia Beltrán ha enllaçat el complex de molibdè al polímer de tipus poliestirè, ha caracteritzat el nou material i ha realitzat els assajos fotoquímics. El conjunt del projecte ha sigut coordinat pel professor Francisco Galindo, del Departament de Química Inorgànica i Orgànica de l’UJI.
El grup de recerca Fotoquímica i Sensors del Departament de Química Inorgànica i Orgànica de la Universitat Jaume I de Castelló té com a línies de treball principals el desenvolupament de nous materials fotoactius generadors d'oxigen singlet per a aplicacions terapèutiques, així com la síntesi de nous compostos fluorescents per a aplicacions diagnòstiques.
Alicia Beltrán, Maxim Mikhailov, Maxim N. Sokolov, Vanesa Pérez-Laguna, Antonio Rezusta, María José Revillo, Francisco Galindo. Journal of Materials Chemistry B. Referencia: J. Mater. Chem. B, 2016, 4, 5975-5979 DOI: 10.1039/C6TB01966H.