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Cómo las alas de insectos destruyen las bacterias
En un nuevo estudio, los investigadores describen cómo el ala venosa de la cigarra Clanger es el primer ejemplo conocido de un biomaterial natural que mata las bacterias al contacto, usando solo su estructura física, sin ayuda de agentes químicos o biológicos. Pequeños nanopatrones en la superficie del ala de un insecto similar a la langosta simplemente separan los microorganismos. Mediante el estudio de tales propiedades físicas, los investigadores esperan estimular el diseño de nuevos materiales antibacterianos que se puedan utilizar en pasamanos y superficies similares con frecuencia tocadas.
El equipo internacional de biofísicos informa cómo produjeron un modelo detallado de las propiedades a nanoescala del biomaterial en el Diario biofísico, una edición impresa previa que se publicó en línea el 19 de febrero.
La autora principal, Elena Ivanova, de la Universidad Tecnológica Swinburne de Australia en Hawthorn, Victoria, y sus colegas sugieren que "los hallazgos demuestran los beneficios potenciales de incorporar nanopatterns de ala de cigarra en el diseño de nanomateriales antibacterianos".
La manipulación de la materia a escala atómica y molecular para crear materiales con propiedades notablemente variadas y nuevas, la nanotecnología es un área de investigación en rápida expansión.
La escala de la nanotecnología es el nanómetro (nm), que es una milmillonésima parte de un metro, o 0.000000001 metros. Un nanómetro tiene aproximadamente de tres a cinco átomos de ancho y unas 40,000 veces más delgado que un cabello humano.
Las alas de la cigarra Clanger (Psaltoda claripennis) están cubiertos por "pilares" de tamaño nanométrico dispuestos en un vasto patrón hexagonal. En la escala de bacterias, parecen puntas romas.
Cuando una bacteria cae sobre la superficie del ala, la membrana que rodea al microorganismo unicelular se adhiere a la superficie de los pilares de tamaño nanométrico, con lo que comienza a extenderse hacia las grietas que los separan. Aquí, la membrana de la bacteria está bajo mucha tensión, y si es lo suficientemente suave, se rasgará.
Ivanova y sus colegas experimentaron con bacterias con diferentes propiedades físicas para ver qué sucede cuando aterrizan en la superficie del ala. Descubrieron que los que tenían las membranas más rígidas eran los menos propensos a romperse en los nanopilares de las alas.
Experimentaron aún más al exponer las bacterias más rígidas a las microondas para ablandar sus membranas, y mostraron si eran lo suficientemente suaves, los nano-pilares los mataron.
Los investigadores dicen que necesitan saber más acerca de las propiedades del ala de la cigarra antes de que puedan intentar hacer una versión artificial del material de nanopatrón, sin embargo, los resultados de su estudio son suficientes para presentar:
"... un modelo biofísico de las interacciones entre las células bacterianas y las estructuras superficiales de las cigarras, y muestra que las propiedades mecánicas, en particular la rigidez celular, son factores clave para determinar la resistencia / sensibilidad bacteriana a la naturaleza bactericida de la superficie del ala".
Anne-Marie Kietzig, ingeniera química en la Universidad McGill en Montreal, Canadá, no participó en el estudio. Ella dice en un informe de Naturaleza Las NOTICIAS que el modelo que Ivanova y sus colegas están desarrollando podrían algún día ayudar a fabricar barandillas de autobús y otras superficies con frecuencia tocadas comúnmente en lugares públicos. Estos a menudo albergan bacterias que causan enfermedades.
Un beneficio obvio de dicho material es que "no requerirá agentes activos como los detergentes, que a menudo son dañinos para el medioambiente", agrega.
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Escrito por Catharine Paddock PhD
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