Las alas de la libélula destruyen bacterias

Sympetrum flaveolum, libélula de 4 cm de largo
 

Las superficies nano-texturadas (SNT) son de importancia crítica para la supervivencia de algunos organismos y, últimamente, se han convertido en un campo muy activo de investigación en la microbiología y la ciencia de materiales.

Hay tres técnicas principales para desarrollar superficies antibacterianas. Una previene la formación de biopelícula (o biofilm) usando una infusión de sustancias muy resbalosas. Otra baña la superficie con una cubierta de nanopartículas de plata, resistentes a los estafilococos. La tercera hace uso de un nuevo material, el silicio negro, cuyos nanopilares rasgan las paredes celulares a la manera de una cama de clavos. Un estudio publicado la semana pasada en ACS ha descrito en detalle este último método de SNT en la naturaleza, en particular en la nanotopografía de las alas de las libélulas.

Nuevos avances en microscopía han hecho posible estudiar el mecanismo exacto y la interacción natural de la SNT con individuos de una cepa de E. choli. A diferencia de lo que se pensaba, la muerte de la bacteria no sucede a causa de un contacto directo entre los nanopilares y la pared celular. El daño a la pared celular ocurre por una combinación de la adherencia de polímeros secretados por las bacterias (EPS) para establecer la biopelícula a los nanopilares con la fuerza que aplica la bacteria inmovilizada para moverse. En otras palabras, cuando la bacteria comienza a preparar una nueva colonia, queda pegada a la trampa; es su propio afán de escapar lo que la destroza. La pared celular se fractura y se provoca un derrame fatal del contenido celular.

Superficie nano-texturada del ala de una libélula. Nanopilares largos y cortos, contenido celular, bacterias muertas
 

El estudio también se encontró con que esta versión natural de la SNT, las alas de las libélulas, es superior a la versión sintética, el silicio negro. La superficie de las alas está cubierta de nanopilares de dos alturas diferentes, los hay cortos y largos, mientras que los nanopilares de la superficie sintética son de un solo mismo tamaño. Esto provee, al parecer, una mayor protección contra bacterias que poseen doble membrana celular. El estudio, realizado por microbiólogos de la Universidad de Queensland, tiene algunas limitaciones: Sólo explora las interacciones con E. coli, bacteria gramnegativa que produce gran cantidad de EPS. Hará falta repetir los experimentos con bacterias grampositivas, como las del género Staphylococcus.

Las aplicaciones biomédicas de materiales con SNT son muchas y la investigación se está centrando en emular procesos que ya existen en la naturaleza.

Autor: IIEH

Fuentes:

Efectos bactericidas de la nanotopografía natural del ala de la libélula en E. choli

Actividad bactericida del silicio negro

¿Por qué las alas de la libélula matan bacterias?