La creciente resistencia bacteriana a los antibióticos ha impulsado la búsqueda de estrategias alternativas para el control de infecciones en heridas. Ante ello, el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) del CSIC ha desarrollado un novedoso apósito fotocatalítico que, al combinar un material cristalino metal-orgánico (MOF) de titanio con celulosa biodegradable, actúa bajo la luz solar reduciendo significativamente el crecimiento de patógenos. El trabajo, publicado en 'ACS Applied Materials & Interfaces', pone de relieve el potencial de los compuestos fotosensibles en la terapia antimicrobiana sin necesidad de fármacos convencionales.
Resistencia bacteriana y terapia fotocatalítica
La escalada de cepas bacterianas resistentes a múltiples antibióticos plantea retos graves en el tratamiento de infecciones, especialmente aquellas asociadas a heridas crónicas o hospitalarias. Frente a esta situación, las terapias antimicrobianas basadas en fotocatálisis se presentan como una solución innovadora: al recibir luz, ciertos materiales fotosensibles generan especies reactivas, capaces de destruir o inhibir bacterias. Esta aproximación no recurre a compuestos farmacológicos tradicionales, por lo que la presión selectiva sobre las bacterias podría ser distinta y reducir la aparición de resistencia.
Margarita Darder, investigadora principal del ICMM-CSIC y autora principal del estudio, señala que “los materiales fotosensibles son una solución prometedora para abordar el problema de la resistencia bacteriana mediante la terapia antimicrobiana fotocatalítica”. Al incidir la luz solar, explica, se desencadena la actividad fotocatalítica que produce moléculas con capacidad para erradicar una amplia variedad de patógenos, sin requerir antibióticos.
Diseño del material: MOF de titanio y celulosa
El material esta compuesto por un MOF ( metal-orgánico) de titanio y matriz de celulosa. Los MOF son estructuras cristalinas porosas formadas por iones metálicos unidos a ligandos orgánicos, que ofrecen gran área superficial y capacidad de adsorción o interacción con otras moléculas. En este caso, el equipo dirigió su elección hacia un MOF de titanio, dado su perfil biocompatible y baja toxicidad, clave para aplicaciones biomédicas.
Javier Pérez-Carvajal, coautor y también investigador del ICMM-CSIC, explica que el MOF empleado tiene un tamaño nanométrico, y al integrarlo con celulosa, se obtiene un material flexible y transparente, adecuado para formar películas o apósitos. La celulosa aporta soporte mecánico, adaptabilidad y una matriz amigable con la piel y el entorno de la herida, mientras que el MOF se encarga de la función fotocatalítica bajo luz visible.
Mecanismo de acción y resultados experimentales
El apósito se coloca directamente sobre la herida o en pruebas in vitro sobre cultivos bacterianos, y al recibir luz solar activa el MOF para generar especies reactivas. Según informa Margarita Darder, “vemos un aumento de la inhibición del crecimiento bacteriano tras una modificación química del MOF que lo hace más activo bajo luz solar”. Aunque el apósito no erradica completamente las bacterias, reduce su proliferación de forma significativa.
Para evaluar su eficacia, el equipo del ICMM probó el material contra Staphylococcus aureus, bacteria responsable de numerosas infecciones cutáneas y en heridas. Los resultados muestran que, bajo luz visible, el crecimiento de S. aureus se reduce en más de un 50 %. Este nivel de inhibición preliminar es prometedor, dado que se consiguió únicamente mediante la acción fotocatalítica sin añadidos farmacológicos.
Además, la porosidad del MOF abre la puerta a funcionalidades adicionales: Pérez-Carvajal comenta que los poros podrían albergar fármacos o agentes antimicrobianos complementarios, potenciando la actividad del apósito. Este enfoque modular permitiría combinar la acción fotocatalítica con liberación controlada de compuestos, adaptando el diseño a distintas necesidades clínicas.
Ventajas y consideraciones para su aplicación
La principal ventaja de este tipo de apósito fotocatalítico es su autonomía: funciona con la luz solar o luz visible, eliminando la dependencia de sistemas eléctricos o de fármacos que puedan inducir resistencia. Al ser transparente y flexible, puede adaptarse a diversas partes del cuerpo y facilitar la observación del estado de la herida. Asimismo, la combinación de materiales biocompatibles (MOF de titanio y celulosa) minimiza el riesgo de reacciones adversas.
No obstante, los investigadores subrayan que se trata de un ensayo preliminar. Será necesario profundizar en estudios preclínicos y, en su caso, ensayos clínicos para evaluar la eficacia en heridas reales y verificar la seguridad en contacto prolongado con tejidos humanos. También habrá que explorar el comportamiento en diferentes condiciones de luz, tiempos de exposición, intensidades y posibles limitaciones en entornos interiores con iluminación artificial.
El trabajo se ha publicado en la revista 'ACS Applied Materials & Interfaces', validando la metodología y los resultados obtenidos en el ICMM-CSIC, entidad adscrita al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. El respaldo de un centro de prestigio como el ICMM-CSIC refuerza la credibilidad de la investigación en materiales avanzados para aplicaciones biomédicas.
