Técnica probablemente segura para las células humanas; tiene potencial para esterilizar heridas, productos sanguíneos – ScienceDaily

Las bacterias potencialmente mortales son cada vez más resistentes a los antibióticos, lo que hace que la búsqueda de alternativas a los antibióticos sea un desafío cada vez más urgente. Para determinadas aplicaciones, una alternativa puede ser un tipo especial de láser.

Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han descubierto que los láseres que emiten pulsos de luz ultracortos pueden matar bacterias resistentes a múltiples fármacos y esporas bacterianas resistentes. Los hallazgos, disponibles en línea en Revista de biofotónica, abre la posibilidad de utilizar este tipo de láseres para destruir bacterias que son difíciles de matar por otros medios. Los investigadores han demostrado anteriormente que tales láseres no dañan las células humanas, lo que hace posible imaginar el uso de láseres para esterilizar heridas o desinfectar productos sanguíneos.

«La tecnología láser de pulso ultracorto inactiva de manera única los patógenos mientras preserva las proteínas y células humanas», dijo el primer autor Shaw-Wei (David) Tsen, MD, PhD, instructor de radiología en el Instituto de Radiología Mallinckrodt (MIR) de la Universidad de Washington. «Imagínese si, antes de cerrar una herida quirúrgica, pudiéramos escanear un rayo láser a través del sitio y reducir aún más las posibilidades de infección. Puedo ver que esta tecnología se usará pronto para desinfectar productos biológicos in vitro e incluso para tratar infecciones del torrente sanguíneo en el futuro poniendo a los pacientes en diálisis y pasando la sangre a través de un dispositivo de tratamiento con láser «.

Tsen y el autor principal Samuel Achilefu, PhD, profesor de Radiología Michel M. Ter-Pogossian y director del Centro de Investigación Biofotónica del MIR, han estado explorando las propiedades germicidas de los láseres de pulso ultracorto durante años. Han demostrado que tales láseres pueden inactivar virus y bacterias comunes sin dañar las células humanas. En el nuevo estudio, realizado en colaboración con Shelley Haydel, PhD, profesora de microbiología en la Universidad Estatal de Arizona, ampliaron su exploración a las bacterias resistentes a los antibióticos y las esporas bacterianas.

Los investigadores entrenaron sus láseres en multirresistentes Staphylococcus aureus (MRSA), que causa infecciones de la piel, los pulmones y otros órganos, y produce betalactamasas de espectro extendido. Escherichia coli (E. coli), que provocan infecciones del tracto urinario, diarrea e infecciones de heridas. Aparte de su capacidad compartida para hacer que la gente se sienta miserable, MRSA y E. coli son tipos de bacterias muy diferentes, que representan dos ramas distantes del reino bacteriano. Los investigadores también observaron las esporas de la bacteria. Bacillus cereus, que causa intoxicación alimentaria y deterioro de los alimentos. Bacilo las esporas pueden resistir la ebullición y la cocción.

En todos los casos, los láseres mataron a más del 99,9% de los organismos objetivo, reduciendo su número en más de 1000 veces.

Los virus y las bacterias contienen estructuras de proteínas densamente empaquetadas que pueden ser excitadas por un láser de pulso ultracorto. El láser mata al hacer vibrar estas estructuras proteicas hasta que se rompen algunos de sus enlaces moleculares. Los extremos rotos se vuelven a unir rápidamente a lo que puedan encontrar, que en muchos casos no es a lo que se habían unido antes. El resultado es un lío de enlaces incorrectos dentro y entre las proteínas, y ese lío hace que la función normal de las proteínas en los microorganismos se detenga.

«Anteriormente publicamos un artículo en el que mostramos que la potencia del láser es importante», dijo Tsen. «Con una potencia láser determinada, inactivamos virus. A medida que aumenta la potencia, comienza a inactivar bacterias. Pero se necesita una potencia aún mayor, y estamos hablando de órdenes de magnitud, para empezar a matar células humanas. es una ventana terapéutica donde podemos ajustar los parámetros del láser de manera que podamos matar patógenos sin afectar las células humanas «.

El calor, la radiación y los productos químicos como la lejía son eficaces para esterilizar objetos, pero la mayoría son demasiado dañinos para ser utilizados en personas o productos biológicos. Al inactivar todo tipo de bacterias y virus sin dañar las células, los láseres de pulso ultracorto podrían proporcionar un nuevo enfoque para hacer que los hemoderivados y otros productos biológicos sean más seguros.

«Cualquier cosa derivada de fuentes humanas o animales podría estar contaminada con patógenos», dijo Tsen. «Examinamos todos los hemoderivados antes de transfundirlos a los pacientes. El problema es que tenemos que saber qué estamos evaluando. Si surge un nuevo virus transmitido por la sangre, como lo hizo el VIH en los años 70 y 80, podría contagiarse en el suministro de sangre antes de que nos demos cuenta. Los láseres de pulso ultracorto podrían ser una forma de asegurarnos de que nuestro suministro de sangre esté libre de patógenos conocidos y desconocidos «.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por Facultad de Medicina de la Universidad de Washington. Original escrito por Tamara Bhandari. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.