Valencià:
Investigadors del Departament de Química Inorgànica i Orgànica de la Universitat Jaume I de Castelló (UJI) han desenvolupat un nou material bactericida que s'activa amb la llum i que podria tenir utilitat per a combatre les infeccions hospitalàries més comunes. Els resultats d'aquest treball liderat pel professor Francisco Galindo, en col·laboració amb la investigadora Alicia Beltrán, s'han publicat en la revista Journal of Materials Chemistry.
El nou material sintetitzat és un complex de molibdè enllaçat a un polímer de tipus poliestirè. «S'ha caracteritzat fotoquímicament i s'ha observat que és capaç de generar oxigen singlet amb alta eficiència. A més, s'han fet assajos preliminars usant aquest polímer per a eliminar cultius del bacteri Staphylococcus aureus, una de les causes d'infeccions hospitalàries més habituals», afirma Francisco Galindo. «Els assajos han sigut molt prometedors, atès que s'ha aconseguit eliminar la pràctica totalitat dels bacteris exposats al nou material i llum», agrega.
Bacteris, virus i fongs són responsables de nombroses patologies. Una de les múltiples formes d'eliminar aquests microorganismes és la denominada teràpia fotodinàmica. Aquesta consisteix en la utilització de certes substàncies que són activades amb llum. «Després de la irradiació es generen les anomenades espècies reactives d'oxigen, que destrueixen els patògens», explica Galindo. L'espècie reactiva d'oxigen més freqüent és l’oxigen singlet, que s'ha aplicat tradicionalment en la teràpia fotodinàmica per als tractaments tant d'infeccions cutànies com de càncer, que opera sota els mateixos principis i que en lloc de destruir microbis elimina cèl·lules tumorals.
D'ús preventiu i terapèutic
L'aplicació més immediata del nou material desenvolupat per l’UJI seria la bactericida, tant a escala preventiva com a escala terapèutica. En el cas preventiu es podria incloure el nou material en objectes autoesterilitzables aplicant-hi llum, per exemple, material quirúrgic. En el cas terapèutic es podrien desenvolupar tractaments dermatològics per a patologies cutànies, no sols infeccions, sinó també càncer de pell.
«El material de molibdè-poliestirè està en la fase de desenvolupament en laboratori químic i microbiològic. De fet, estem estudiant com influeixen altres polímers com a suport o quina eficiència i estabilitat tenen altres complexos de molibdè», adverteixen els autors del treball. A més, tenen previst estudiar l'efecte fotodinàmic sobre altres cultius de bacteris. L'aplicació en condicions mèdiques reals solament està en la fase inicial i «estem treballant ja amb especialistes mèdics per a avaluar-ne l’eficiència en condicions reals», matisa Galindo, qui indica que aquest estudi està finançat pel Pla de Promoció de la Recerca de l’UJI i té com a objectiu trobar aplicacions en teràpia fotodinàmica per a diversos compostos no convencionals.
Teràpia fotodinàmica antibacteriana
La principal novetat és conceptual, atès que el material desenvolupat és el primer exemple de complex de molibdè usat per a teràpia fotodinàmica antibacteriana. En l'actualitat, el camp està àmpliament copat per la família de les porfirines i ftalocianines. Un desavantatge d'aquests materials és que tendeixen a agregar-se i perdre la seua eficiència, cosa que no succeeix amb el fotosensibilitzador estudiat. «El fet d'haver demostrat que els complexos de molibdè tenen activitat bactericida fa que per davant hi haja un ampli camp per explorar, assajant altres compostos amb estructures diferents. A més de l'alta eficiència en la destrucció de bacteris, s'ha observat que el polímer amb molibdè és molt fotoestable, és a dir, no s'autodestrueix amb la llum, mentre que altres fotosensibilitzadors acaben degradant-se després de l'aplicació de llum per llargs períodes de temps», apunta Galindo.
El fotosensibilitzador és el compost químic que capta la llum i és capaç de generar oxigen singlet destructor de microbis o cèl·lules canceroses. Per això, una gran part de l'esforç fins avui dut a terme per la comunitat científica ha consistit a crear nous fotosensibilitzadors cada vegada més eficients. La gran majoria de fotosensibilitzadors actuals pertanyen al grup de les porfirines i ftalocianines. Altres famílies que s'han desenvolupat són les fenotiazines, els colorants xantènics i les nanopartícules de materials semiconductors.
Aquesta recerca s'ha desenvolupat de manera multidisciplinària entre tres centres. El complex de molibdè fotosensibilitzador ha sigut sintetitzat en el grup dirigit pel professor Maxim Sokolov, de l'Institut de Química Inorgànica de l'Acadèmia de Ciències Russa. Els assajos amb bacteris han sigut duts a terme en el grup del doctor Antonio Rezusta, del Departament de Microbiologia de l'Hospital Miguel Servet de Saragossa. Quant a la Universitat Jaume I, la investigadora Alicia Beltrán ha enllaçat el complex de molibdè al polímer de tipus poliestirè, ha caracteritzat el nou material i ha realitzat els assajos fotoquímics. El conjunt del projecte ha sigut coordinat pel professor Francisco Galindo, del Departament de Química Inorgànica i Orgànica de l’UJI.
El grup de recerca Fotoquímica i Sensors del Departament de Química Inorgànica i Orgànica de la Universitat Jaume I de Castelló té com a línies de treball principals el desenvolupament de nous materials fotoactius generadors d'oxigen singlet per a aplicacions terapèutiques, així com la síntesi de nous compostos fluorescents per a aplicacions diagnòstiques.
 
Alicia Beltrán, Maxim Mikhailov, Maxim N. Sokolov, Vanesa Pérez-Laguna, Antonio Rezusta, María José Revillo, Francisco Galindo. Journal of Materials Chemistry B. Referencia: J. Mater. Chem. B, 2016, 4, 5975-5979 DOI: 10.1039/C6TB01966H.

Español:
Investigadores del Departamento de Química Inorgánica y Orgánica de la Universitat Jaume I de Castelló (UJI) han desarrollado un nuevo material bactericida que se activa con la luz y que podría tener utilidad para combatir las infecciones hospitalarias más comunes. Los resultados de este trabajo liderado por el profesor Francisco Galindo, en colaboración con la investigadora Alicia Beltrán, se han publicado en la revista Journal of Materials Chemistry.
El nuevo material sintetizado es un complejo de molibdeno enlazado a un polímero de tipo poliestireno. «Se ha caracterizado fotoquímicamente y se ha observado que es capaz de generar oxígeno singlete con alta eficiencia. Además, se han hecho ensayos preliminares usando este polímero para eliminar cultivos de la bacteria Staphylococcus aureus, una de las causas de infecciones hospitalarias más habituales», afirma Francisco Galindo. «Los ensayos han sido muy prometedores, dado que se ha conseguido eliminar la práctica totalidad de las bacterias expuestas al nuevo material y luz», agrega.
Bacterias, virus y hongos son responsables de numerosas patologías. Una de las múltiples formas de eliminar estos microorganismos es la denominada terapia fotodinámica. Esta consiste en la utilización de ciertas sustancias que son activadas con luz. «Tras la irradiación se generan las llamadas especies reactivas de oxígeno, que destruyen los patógenos», explica Galindo. La especie reactiva de oxígeno más frecuente es el oxígeno singlete, que se ha aplicado tradicionalmente en la terapia fotodinámica para los tratamientos tanto de infecciones cutáneas como de cáncer, que opera bajo los mismos principios y que en lugar de destruir microbios elimina células tumorales.
De uso preventivo y terapéutico
La aplicación más inmediata del nuevo material desarrollado por la UJI sería la bactericida, tanto a nivel preventivo como a nivel terapéutico. En el caso preventivo se podría incluir el nuevo material en objetos autoesterilizables aplicando luz, por ejemplo, material quirúrgico. En el caso terapéutico se podrían desarrollar tratamientos dermatológicos para patologías cutáneas, no solo infecciones, sino también cáncer de piel.
«El material de molibdeno-poliestireno está en su fase de desarrollo en laboratorio químico y microbiológico. De hecho, estamos estudiando cómo influyen otros polímeros como soporte o qué eficiencia y estabilidad tienen otros complejos de molibdeno», advierten los autores del trabajo. Además, tienen previsto estudiar el efecto fotodinámico sobre otros cultivos de bacterias. La aplicación en condiciones médicas reales solo está en su fase inicial y «estamos trabajando ya con especialistas médicos para evaluar su eficiencia en condiciones reales», matiza Galindo, quien indica que este estudio está financiado por el Plan de Promoción de la Investigación de la UJI y tiene como objetivo encontrar aplicaciones en terapia fotodinámica para diversos compuestos no convencionales.
Terapia fotodinámica antibacteriana
La principal novedad es conceptual, dado que el material desarrollado es el primer ejemplo de complejo de molibdeno usado para terapia fotodinámica antibacteriana. En la actualidad, el campo está ampliamente copado por la familia de las porfirinas y ftalocianinas. Una desventaja de estos materiales es que tienden a agregarse y perder su eficiencia, cosa que no sucede con el fotosensibilizador estudiado. «El hecho de haber demostrado que los complejos de molibdeno tienen actividad bactericida hace que por delante haya un amplio campo por explorar, ensayando otros compuestos con estructuras diferentes. Además de la alta eficiencia en la destrucción de bacterias, se ha observado que el polímero con molibdeno es muy fotoestable, es decir, no se autodestruye con la luz, mientras que otros fotosensibilizadores acaban degradándose tras la aplicación de luz por largos períodos de tiempo», apunta Galindo.
El fotosensibilizador es el compuesto químico que capta la luz y es capaz de generar oxígeno singlete destructor de microbios o células cancerosas. Por ello, una gran parte del esfuerzo hasta la fecha llevado a cabo por la comunidad científica ha consistido en crear nuevos fotosensibilizadores cada vez más eficientes. La gran mayoría de fotosensibilizadores actuales pertenecen al grupo de las porfirinas y ftalocianinas. Otras familias que se han desarrollado son las fenotiazinas, los colorantes xanténicos y las nanopartículas de materiales semiconductores.
Esta investigación se ha desarrollado de manera multidisciplinar entre tres centros. El complejo de molibdeno fotosensibilizador ha sido sintetizado en el grupo dirigido por el profesor Maxim Sokolov, del Instituto de Química Inorgánica, de la Academia de Ciencias Rusa. Los ensayos con bacterias han sido llevados a cabo en el grupo del doctor Antonio Rezusta, del Departamento de Microbiología del Hospital Miguel Servet de Zaragoza. En cuanto a la Universitat Jaume I, la investigadora Alicia Beltrán ha enlazado el complejo de molibdeno al polímero de tipo poliestireno, ha caracterizado el nuevo material y ha realizado los ensayos fotoquímicos. El conjunto del proyecto ha sido coordinado por el profesor Francisco Galindo, del Departamento de Química Inorgánica y Orgánica de la UJI.
El grupo de investigación Fotoquímica y Sensores del Departamento de Química Inorgánica y Orgánica de la Universitat Jaume I de Castelló tiene como líneas de trabajo principales el desarrollo de nuevos materiales fotoactivos generadores de oxígeno singlete para aplicaciones terapéuticas, así como la síntesis de nuevos compuestos fluorescentes para aplicaciones diagnósticas.
 
Alicia Beltrán, Maxim Mikhailov, Maxim N. Sokolov, Vanesa Pérez-Laguna, Antonio Rezusta, María José Revillo, Francisco Galindo. Journal of Materials Chemistry B. Referencia: J. Mater. Chem. B, 2016, 4, 5975-5979 DOI: 10.1039/C6TB01966H.