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Láseres de pulso ultracorto matan las superbacterias

Las bacterias potencialmente mortales son cada vez más resistentes a los antibióticos, lo que hace que la búsqueda de alternativas a los antibióticos sea un desafío cada vez más urgente. Para determinadas aplicaciones, una alternativa puede ser un tipo especial de láser.

Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han descubierto que los láseres que emiten pulsos de luz ultracortos pueden matar bacterias resistentes a múltiples fármacos y esporas bacterianas resistentes. Los hallazgos, disponibles en línea en el Journal of Biophotonics, abren la posibilidad de usar tales láseres para destruir bacterias que son difíciles de matar por otros medios. Los investigadores han demostrado anteriormente que tales láseres no dañan las células humanas, lo que hace posible imaginar el uso de láseres para esterilizar heridas o desinfectar productos sanguíneos.

El primer autor Shaw-Wei (David) Tsen, MD, PhD, instructor de radiología en el Instituto de Radiología Mallinckrodt (MIR) de la Universidad de Washingtony el autor principal Samuel Achilefu, PhD, profesor de Radiología en el Michel M. Ter-Pogossian y director del Centro de Investigación Biofotónica del MIR, han estado explorando las propiedades germicidas de los láseres de pulso ultracorto durante años. Han demostrado que tales láseres pueden inactivar virus y bacterias comunes sin dañar las células humanas. En el nuevo estudio, realizado en colaboración con Shelley Haydel, PhD, profesora de microbiología en la Universidad Estatal de Arizona, ampliaron su exploración a las bacterias resistentes a los antibióticos y las esporas bacterianas.

Los investigadores entrenaron sus láseres en Staphylococcus aureus (MRSA) resistente a múltiples fármacos, que causa infecciones de la piel, pulmones y otros órganos, y Escherichia coli (E. coli) productora de betalactamasa de espectro extendido, que causa infecciones del tracto urinario, diarrea. e infecciones de heridas. Aparte de su capacidad compartida para hacer que la gente se sienta miserable, MRSA y E. coli son tipos de bacterias muy diferentes, que representan dos ramas distantes del reino bacteriano. Los investigadores también observaron las esporas de la bacteria Bacillus cereus, que causa intoxicación y deterioro de los alimentos. Las esporas de Bacillus pueden resistir la ebullición y la cocción.

En todos los casos, los láseres mataron a más del 99,9% de los organismos objetivo, reduciendo su número en más de 1000 veces.

Los virus y las bacterias contienen estructuras de proteínas densamente empaquetadas que pueden ser excitadas por un láser de pulso ultracorto. El láser mata al hacer vibrar estas estructuras proteicas hasta que se rompen algunos de sus enlaces moleculares. Los extremos rotos se vuelven a unir rápidamente a lo que puedan encontrar, que en muchos casos no es a lo que se habían unido antes. El resultado es un lío de enlaces incorrectos dentro y entre las proteínas, y ese lío hace que la función normal de las proteínas en los microorganismos se detenga.

El calor, la radiación y los productos químicos como la lejía son eficaces para esterilizar objetos, pero la mayoría son demasiado dañinos para ser utilizados en personas o productos biológicos. Al inactivar todo tipo de bacterias y virus sin dañar las células, los láseres de pulso ultracorto podrían proporcionar un nuevo enfoque para hacer que los hemoderivados y otros productos biológicos sean más seguros.

Más información: Universidad de Washington en St. Louis

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