Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), las bacterias multirresistentes serían la principal causa de muerte en 2050 y las potenciales causantes de una próxima pandemia. Datos de este organismo muestran que entre 2017 y 2021 las infecciones provocadas por cepas resistentes de Escherichia coli y Salmonella spp. aumentaron un 15 %. Una nueva generación de cristales podría ayudar a contener estas infecciones y evitar nuevas pandemias.
Luisa Fernanda Múnera Gómez, magíster en Ciencias – Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), explica que “hoy no existen antimicrobianos 100% exitosos para tratar y controlar este tipo de infecciones, por eso se siguen buscando alternativas eficaces y seguras, entre ellas los ‘compuestos de coordinación’, que son una especie química constituida por un átomo central (generalmente un metal como el cobre) y un ligando (generalmente una molécula orgánica como el ácido oxálico)”.
Dichos compuestos se han estudiado con resultados positivos para tratamientos contra el cáncer y la remoción de contaminantes en aguas. “Partiendo de este contexto, evaluamos las propiedades antibacterianas del cobre y el níquel, unidos no a una molécula orgánica sino a un aminoácido como la glicina y la alanina, así: cobre con glicina (Cu-Gli), cobre con alanina (Cu-Ala), níquel con glicina (Ni-Gli) y níquel con alanina (Ni-Ala), y también se probó con un elemento adicional: ácidos carboxílicos como el ácido itacónico”, explica la magíster.
En el laboratorio la síntesis o creación de estos compuestos se hace con calor o “medios convectivos”: “en un recipiente de fondo redondo ponemos el acetato de cobre y el acetato de níquel, que se ven como polvo. Los disolvemos en agua y etanol y los llevamos a 70 ºC. Cuando ya están disueltos agregamos el aminoácido, e inmediatamente empieza a formarse el compuesto de coordinación, que se ve como cristales muy pequeños con destellos luminosos en el fondo del recipiente”.
Qué tipo de cristales de cobre y níquel pueden frenar el avance de las bacterias
En total sintetizó 10 compuestos, 4 solo con aminoácidos y 6 con aminoácidos y ácidos carboxílicos. “El proceso es similar cuando sintetizamos con ácidos carboxílicos: los agregamos después del aminoácido, lo dejamos en un baño de arena para que el sistema siga reaccionando y al final eliminamos el líquido. Luego llevamos los cristales a 70 ºC por 2 o 3 horas para eliminar la humedad y almacenarlos en envases de cristal, lejos de la luz solar”.
Los cristales mostraron una forma octaédrica, es decir de 8 lados (como 2 pirámides unidas por la base), lo que comprueba que sí tenían 6 enlaces y que realmente estaban coordinados. “Para comprobar esto los observamos mediante 4 técnicas especializadas: espectroscopía de infrarrojos por transformada de Fourier, análisis termogravimétrico, difracción de rayos X y microscopía óptica, que además nos muestran características como cristalinidad y longitudes de onda, y así vamos armando un ‘rompecabezas’ para comprobar que todo está correcto”.
Qué bacterias quedan neutralizadas con estos cristales
Con esto claro, la magíster los probó contra B. cereus, S. aureus, E . coli y Salmonella, bacterias asociadas con cepas resistentes y toxiinfecciones alimentarias. “Encontramos que los compuestos de cobre-glicina-ácido itacónico y níquel-glicina-ácido itacónico tenían el mejor comportamiento, especialmente contra B. cereus y S. aureus, que no tienen una capa externa protectora, por lo que los iones pueden penetrar más fácilmente”.
Así mismo, la adición de los ácidos carboxílicos aumentó considerablemente la productividad de los compuestos, pasando de un 70 a un 90-95 %. “Otro hallazgo importante fue que la concentración mínima inhibitoria podía ser de hasta 5 partes por millón, lo que es muy bajo frente a los hallazgos de otros investigadores, que hablaban de hasta 70 partes por millón. Los estudios y desarrollos venideros son prometedores”, señala la magíster.
Después de profundizar en las estructuras moleculares de estos compuestos y comprobar que no son tóxicos para las células humanas, a futuro podrían dar paso a desarrollos como nuevas terapias antimicrobianas o incluso a nuevos materiales para elaborar empaques de alimentos, como carnes y verduras, que impidan el crecimiento de estas bacterias.
