La actividad antibacteriana de las nanopartículas está relacionada con la ruptura de su membrana celular por deformación mecánica; sin embargo, los mecanismos que subyacen la deformación y la ruptura de la célula bacteriana aún no han sido identificados.
En un estudio multinacional, se utilizaron nanopartículas de oro con un tamaño de 100 nm y de formas cuasi-esféricas (AuNSPs) o de estrellas (AuNSTs), caracterizadas por una química superficial ya sea hidrofóbica o hidrofílica, para analizar su efecto sobre la membrana celular.
Utilizando una plataforma microfluídica diseñada para el estudio, se comparó la adhesión de ambas NPs en un modelo biofísico teórico de la membrana lipídica.
Estos resultados se compararon con las observaciones experimentales hechas mediante técnicas de crio-microscopía electrónica de transmisión (crio-TEM) y de barrido (SEM) que muestran la interacción de las NPs con las membranas de las bacterias Pseudomonas aeruginosa y Staphylococcus aureus
Los resultados indican que las NPs adosadas a la membrana celular ejercen un esfuerzo acumulativo de estiramiento y compresión, lo que explica la ruptura de la célula. Las AuNSPs hidrofílicas demostraron ocasionar un mayor efecto antimicrobiano que las hidrofóbicas.
Por otro lado, las AuNSTs mostraron actividad antimicrobiana modesta, lo que contradice la hipótesis de que las protuberancias de algunos nanomateriales contribuyen a destruir las membranas celulares. Las AuNSTs tienen menor área de contacto y baja capacidad de adsorción en la superficie de la membrana celular, por lo que no ejercen un esfuerzo mecánico suficiente.
Estos resultados pueden proporcionar nuevas pautas para la síntesis de coloides antibacterianos universales.
El trabajo se publicó en Advanced Materials
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