Un material basado en grafeno elimina selectivamente bacterias sin dañar las células humanas

Las infecciones bacterianas resistentes a los medicamentos siguen complicando el tratamiento de heridas y la atención asociada a dispositivos médicos, donde la contaminación persistente aumenta la morbilidad y los costos. Los antimicrobianos más seguros e integrados en los tejidos podrían contribuir al control de infecciones sin dañar los tejidos del paciente. Los profesionales sanitarios también necesitan opciones que resistan el lavado y el uso prolongado tanto en entornos clínicos como domésticos. Para abordar este desafío, los investigadores han descubierto cómo un material a base de grafeno elimina selectivamente las bacterias sin dañar las células humanas.

El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST; Daejeon, Corea) informa que el óxido de grafeno, un material de carbono de un solo átomo de espesor con grupos de oxígeno, demuestra actividad antibacteriana selectiva manteniendo la biocompatibilidad. El material se dispersa fácilmente en agua, lo que permite su procesamiento en fibras y recubrimientos aptos para textiles y productos de cuidado personal. En este trabajo participaron equipos del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y del Departamento de Ciencias Biológicas de KAIST.

Los investigadores describen una “acción antibacteriana selectiva” en la que el óxido de grafeno se une a las membranas celulares bacterianas y las altera, sin afectar a las células humanas. Según el estudio, los grupos superficiales que contienen oxígeno en el óxido de grafeno reconocen un fosfolípido llamado POPG, presente en las membranas bacterianas pero ausente en las células humanas. Este reconocimiento molecular permite dañar selectivamente la membrana bacteriana sin causar citotoxicidad colateral.

Cuando se presenta en forma de nanofibras, el óxido de grafeno detiene el crecimiento de una amplia gama de bacterias patógenas, incluidas las superbacterias resistentes a los antibióticos. En pruebas con animales, el mismo material aceleró el cierre de heridas sin provocar inflamación, lo que indica una buena tolerancia local además de un beneficio antimicrobiano. Las pruebas de durabilidad demostraron que las fibras conservan su actividad antibacteriana tras lavados repetidos, lo que respalda su posible uso en prendas de vestir, textiles médicos y tejidos protectores de uso frecuente.

Ya se están llevando a cabo las primeras aplicaciones comerciales. Un cepillo de dientes antibacteriano de grafeno, desarrollado mediante patentes lideradas por profesores, ha superado los 10 millones de unidades vendidas, lo que sugiere la escalabilidad de los métodos de procesamiento subyacentes. GrapheneTex, una aplicación textil, se incorporó a los uniformes del equipo de demostración de taekwondo en los Juegos Olímpicos de París 2024 y se espera su uso en ropa deportiva funcional en próximos eventos, lo que indica su viabilidad para aplicaciones de uso intensivo.

Los hallazgos se publicaron el 2 de marzo en Advanced Functional Materials . Los autores señalan que este conocimiento mecanicista podría guiar el diseño de textiles antimicrobianos biocompatibles y lavables para el cuidado de heridas, productos de higiene y sistemas portátiles en entornos donde la gestión del uso de antibióticos y la seguridad de contacto son prioritarias.

"Este estudio es un ejemplo de cómo descubrir científicamente por qué el grafeno puede eliminar selectivamente las bacterias sin dañar el cuerpo humano. Al utilizar este principio, podemos ir más allá de la ropa segura sin productos químicos agresivos y abarcar un sinfín de aplicaciones, incluyendo dispositivos portátiles y sistemas textiles médicos", afirmó el profesor Sang Ouk Kim.

Enlaces relacionados
KAIST