Un reactor de plasma. Imagen: Jan-Wilm Lackmann. Fuente: RUB.
Dado que diversos estudios han demostrado que los plasmas destruyen las bacterias de manera muy eficiente, éstos se contemplan cada vez más como alternativa a los desinfectantes químicos y potencialmente también a los antibióticos.
Ahora, biólogos, físicos del plasma y químicos en la Universidad Ruhr de Bochum (RUB), en Alemania, se han esforzado por averiguar cómo logran los plasmas ese efecto. Sus resultados aparecen publicados en el Journal of the Royal Society Interface.
En general, los plasmas fríos a presión atmosférica atacan la envoltura celular, las proteínas y el ADN de los microorganismos procariotas (entre los que se encuentran las bacterias). Este ataque constituye "un desafío demasiado grande para los mecanismos de reparación y los sistemas de respuesta al estrés de las bacterias", explica la profesora Julia Bandow, investigadora del RUB, en la nota de prensa de la universidad. De ahí la eficiencia de los plasmas para tratar infecciones.
Pero, para poder "desarrollar plasmas para aplicaciones específicas, por ejemplo, para el tratamiento de heridas crónicas o para la desinfección del canal radicular de los dientes, es importante entender cómo afectan los plasmas a las células, de manera que se eviten efectos secundarios indeseados", sigue explicando Bandow.
Ahora, biólogos, físicos del plasma y químicos en la Universidad Ruhr de Bochum (RUB), en Alemania, se han esforzado por averiguar cómo logran los plasmas ese efecto. Sus resultados aparecen publicados en el Journal of the Royal Society Interface.
En general, los plasmas fríos a presión atmosférica atacan la envoltura celular, las proteínas y el ADN de los microorganismos procariotas (entre los que se encuentran las bacterias). Este ataque constituye "un desafío demasiado grande para los mecanismos de reparación y los sistemas de respuesta al estrés de las bacterias", explica la profesora Julia Bandow, investigadora del RUB, en la nota de prensa de la universidad. De ahí la eficiencia de los plasmas para tratar infecciones.
Pero, para poder "desarrollar plasmas para aplicaciones específicas, por ejemplo, para el tratamiento de heridas crónicas o para la desinfección del canal radicular de los dientes, es importante entender cómo afectan los plasmas a las células, de manera que se eviten efectos secundarios indeseados", sigue explicando Bandow.
Componentes y efectos
Dependiendo de su composición específica , los plasmas pueden contener diferentes componentes, por ejemplo, iones, radicales o luz en el espectro ultravioleta, o sea, fotones UV. Hasta ahora, los científicos no sabían en qué medida contribuye cada uno de estos componentes de la mezcla al efecto antibacteriano.
El equipo de Bandow analizó el efecto de los fotones UV y de las partículas reactivas, a saber, de los radicales y del ozono, tanto a nivel celular como a nivel de biomoléculas individuales, es decir, de ADN y proteínas.
Se descubrió así que, a nivel celular, las partículas reactivas eran las más eficaces porque destruían la envoltura celular. A nivel molecular, dos componentes del plasma eran eficaces: Tanto la radiación UV como las partículas reactivas dañan el ADN; y, además, las partículas reactivas desactivan las proteínas.
Los desinfectantes de dentro de una década
Los plasmas a presión atmosférica ya están siendo utilizados como instrumentos quirúrgicos, por ejemplo, en extracción de pólipos nasales e intestinales. Pero sus propiedades como desinfectantes también pueden ser de interés en aplicaciones médicas.
"En diez años más, las bacterias pueden haber desarrollado resistencia a todos los antibióticos que están disponibles para nosotros hoy en día", explica Julia Bandow. Sin antibióticos, la cirugía sería imposible debido a las altas tasas de infección.
Dependiendo de su composición específica , los plasmas pueden contener diferentes componentes, por ejemplo, iones, radicales o luz en el espectro ultravioleta, o sea, fotones UV. Hasta ahora, los científicos no sabían en qué medida contribuye cada uno de estos componentes de la mezcla al efecto antibacteriano.
El equipo de Bandow analizó el efecto de los fotones UV y de las partículas reactivas, a saber, de los radicales y del ozono, tanto a nivel celular como a nivel de biomoléculas individuales, es decir, de ADN y proteínas.
Se descubrió así que, a nivel celular, las partículas reactivas eran las más eficaces porque destruían la envoltura celular. A nivel molecular, dos componentes del plasma eran eficaces: Tanto la radiación UV como las partículas reactivas dañan el ADN; y, además, las partículas reactivas desactivan las proteínas.
Los desinfectantes de dentro de una década
Los plasmas a presión atmosférica ya están siendo utilizados como instrumentos quirúrgicos, por ejemplo, en extracción de pólipos nasales e intestinales. Pero sus propiedades como desinfectantes también pueden ser de interés en aplicaciones médicas.
"En diez años más, las bacterias pueden haber desarrollado resistencia a todos los antibióticos que están disponibles para nosotros hoy en día", explica Julia Bandow. Sin antibióticos, la cirugía sería imposible debido a las altas tasas de infección.
Referencia bibliográfica:
J.-W. Lackmann, S. Schneider, E. Edengeiser, F. Jarzina, S. Brinckmann, E. Steinborn, M. Havenith, J. Benedikt, J.E. Bandow (2013): Photons and particles emitted from cold atmospheric-pressure plasma inactivate bacteria and biomolecules independently and synergistically. Journal of the Royal Society Interface (2013). DOI: 10.1098/rsif.2013.0591.
J.-W. Lackmann, S. Schneider, E. Edengeiser, F. Jarzina, S. Brinckmann, E. Steinborn, M. Havenith, J. Benedikt, J.E. Bandow (2013): Photons and particles emitted from cold atmospheric-pressure plasma inactivate bacteria and biomolecules independently and synergistically. Journal of the Royal Society Interface (2013). DOI: 10.1098/rsif.2013.0591.