Radiadores nanométricos para matar por calor a bacterias en implantes

No es raro que se desencadenen infecciones a raíz de intervenciones quirúrgicas, y el riesgo aumenta considerablemente cuando se implantan en el cuerpo objetos ajenos, como por ejemplo una prótesis de rodilla. La presencia del objeto extraño debilita el sistema inmunitario del organismo. En caso de infección, suelen requerirse dosis elevadas de antibióticos con tratamientos prolongados, a veces de por vida. Esto conlleva un riesgo de aumento de la resistencia a los antibióticos, que la Organización Mundial de la Salud (OMS) considera una de las mayores amenazas para la salud humana.

En la lucha contra la resistencia a los antibióticos, una nueva tecnología desarrollada en la Universidad Chalmers de Tecnología, en Suecia, puede ser de gran importancia para proteger a los pacientes en casos como por ejemplo la inserción quirúrgica de implantes de cadera y rodilla.

Esta tecnología consta de varillas de oro de tamaño nanométrico que se adhieren a la superficie del implante. Cuando se emite luz en la banda del infrarrojo cercano (la banda infrarroja con longitud de onda solo un poco más larga que la del color rojo) y esta luz incide en la superficie del implante, las varillas de oro absorben la luz, los electrones del oro se ponen en movimiento y, finalmente, las nanobarras emiten calor. Las nanobarras se calientan y actúan como diminutos elementos calefactores. Como los elementos calefactores son tan pequeños, se produce un calentamiento muy local, que mata cualquier bacteria en la superficie del implante sin calentar el tejido circundante. De este modo, se consigue que la superficie del implante quede estéril.

La luz del infrarrojo cercano es invisible a simple vista pero tiene la capacidad de penetrar en tejidos humanos. Esta propiedad permite calentar las nanobarras de oro en la superficie del implante, dentro del cuerpo, bastando para ello enfocar esta luz sobre la piel. Las nanobarras de oro están esparcidas por la superficie del implante con mucho espacio de separación entre ellas, cubriendo en total tan solo un diez por ciento de dicha superficie. Esto significa que las propiedades beneficiosas del material del implante, como la capacidad de adherirse al hueso, se conservan en gran medida.

Recreación artística de las nanobarras de oro en acción. Cuando son iluminadas con luz del infrarrojo cercano, se calientan. A temperaturas superiores a 120 grados centígrados, las nanobarras de oro empiezan a cambiar de forma y sus propiedades ópticas se modifican. (Ilustración: Daniel Spacek, Neuron Collective, Neuroncollective.com)

La clave es fabricar las barritas con el tamaño idóneo. Si el tamaño es un poco menor o un poco mayor que el adecuado, la barrita absorbe la luz de longitudes de onda que no son la deseada.

El equipo de Maja Uusitalo, de la Universidad Chalmers de Tecnología, ha completado recientemente un estudio en el que ella y sus colegas han profundizado en los mecanismos físicos por los que las barritas de oro son afectadas por la luz y en cómo la temperatura en esas nanobarras puede medirse.

El estudio se titula “Photothermal properties of solid-supported gold nanorods”. Y se ha publicado en la revista académica Nano Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)