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Los científicos crean chips de computadora que pueden "escuchar" a las bacterias
Un equipo de investigadores con sede en Nueva York en la Universidad de Columbia y Columbia Engineering han utilizado circuitos de computadora para estudiar las bacterias.
La tecnología de circuitos integrados es la base de las computadoras y los teléfonos celulares modernos, pero el equipo de Columbia ha desarrollado un nuevo tipo de chip que utiliza la tecnología "complementaria de óxido de metal y semiconductores" (CMOS). Según afirman, esta tecnología permite que los chips "escuchen" a las bacterias.
La intención de los investigadores es entender cómo se forman los "biofilms". Las biopelículas son comunidades complejas de células microbianas que crecen juntas en superficies vivas o inertes. Los expertos estiman que el 60-80% de las infecciones microbianas en humanos son causadas por bacterias de la biopelícula.
"La interrupción de la formación de biopelículas tiene implicaciones importantes en la salud pública para reducir las tasas de infección", dice el líder del estudio Ken Shepard, profesor de ingeniería eléctrica e ingeniería biomédica en Columbia Engineering. "Esta es una nueva aplicación emocionante para la tecnología CMOS que proporcionará nuevos conocimientos sobre cómo se forman las biopelículas".
¿Cómo mejora la tecnología las técnicas existentes para estudiar las bacterias?
El chip es un soporte sólido para la colonia bacteriana, pero también responde directamente a los cambios moleculares en las bacterias que crecen en él.
Las técnicas de microscopía normalmente se usan para estudiar sistemas biológicos.
Los fotones (partículas de energía electromagnética) pueden usarse para realizar interacciones "relativamente no invasivas" con el sistema biológico que se estudia, pero estas técnicas no pueden detectar el metabolismo primario o los factores de señalización, que son componentes importantes de la fisiología.
El chip de circuito integrado desarrollado por el equipo es referido por Shepard como un "portaobjetos de vidrio activo", es un soporte sólido para la colonia bacteriana, pero también responde directamente a los cambios moleculares en las bacterias que crecen en él.
"Este es un gran paso adelante", dice Lars Dietrich, profesor asistente de ciencias biológicas en la Universidad de Columbia. "Describimos el uso de este chip para 'escuchar' las conversaciones que tienen lugar en biofilms, pero también proponemos usarlo para interrumpir estas conversaciones y así interrumpir la biopelícula".
"Además de las implicaciones puramente científicas de estos estudios, una aplicación potencial de esto sería integrar dichos chips en dispositivos médicos que son sitios comunes de formación de biopelículas, como catéteres, y luego usar los chips para limitar la colonización bacteriana".
La parte de la "conversación" bacteriana en la que el equipo está escuchando involucra específicamente un tipo de molécula, llamada fenazinas, que secretan las células de la bacteria cuando se produce actividad fisiológica.
Se cree que estas fenazinas contribuyen al crecimiento de las colonias de bacterias, por lo que al escuchar estas moléculas, un chip modificado también puede interferir con la propagación de la colonia.
"Esto representa una forma nueva y emocionante en la que la electrónica de estado sólido se puede utilizar para estudiar sistemas biológicos", agrega Shepard. "Esta es una de las muchas formas emergentes en que la tecnología de circuitos integrados está teniendo impacto en la biotecnología y las ciencias de la vida".
Otros estudios sobre las implicaciones médicas de los biofilms han analizado en los últimos años la resistencia de las biopelículas de salmonela a poderosos desinfectantes y cómo la investigación de bacterias "hipertextuales" podría producir tratamientos anti-biofilm.
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