Bacterias empaladas
Las nano-columnas en las superficies de los implantes impiden que las bacterias se reproduzcan allí. Son cultivados por un equipo de científicos de materiales.
La microscopía electrónica de barrido puede utilizarse para analizar la interacción entre objetos biológicos como células y bacterias y superficies nanoestructuradas.
© Damian Gorczany
Miles de pacientes se ven obligados a someterse a cirugía y terapia antibiótica porque sus implantes fueron colonizados por gérmenes. Un equipo de médicos y especialistas en materiales de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) ha encontrado una forma de evitar que las bacterias se adhieran a implantes como las articulaciones artificiales: hacen que las columnas de la gama de nanómetros crezcan sobre las superficies, lo que las separa, como si se tratara de una cama de clavos. Los gérmenes que son demasiado resistentes se combaten con iones de plata.
Inspirado por la cigarra
Los investigadores se inspiraron en las estructuras que se encuentran en las alas de ciertas cigarras, que tienen propiedades antibacterianas: Las alas están cubiertas de columnas diminutas de un material similar a la cera que sólo tiene un tamaño aproximado de 200 nanómetros y que causa daños a la pared celular bacteriana. "Anteriormente, los científicos suponían que las bacterias de la naturaleza se eliminaban principalmente mediante procesos químicos", explica Manfred Köller.
Los átomos individuales de titanio se aglomeran en columnas
Recubrir superficies con nanoestructuras es la especialidad de la Cátedra de Descubrimiento de Materiales e Interfaces del Profesor Alfred Ludwig. Alberga un sistema de sputtering que se utilizó para generar una réplica metálica casi idéntica de la estructura de la nano-columna que se produce en la cigarra.
Nadine Ziegler está llevando a cabo su proyecto de doctorado en este campo. Utiliza una técnica específica de sputtering llamada deposición en ángulo oblicuo (GLAD, por sus siglas en inglés). "En el proceso, los átomos individuales de titanio se liberan de un disco de titanio puro y se aceleran en la dirección del sustrato. Lo golpean diagonalmente de lado", explica. Así, se crea un paisaje de características nano columnas de titanio-átomo. Las pruebas con la bacteria Escherichia coli han demostrado que los patógenos son incapaces de reproducirse en superficies recubiertas de esa manera.
Los iones de plata ayudan a prevenir infecciones
Sin embargo, otros tipos de bacterias con una pared celular más gruesa, como los estafilococos, no quedaron impresionados. Para evitar que se adhieran, los investigadores desarrollaron una técnica de recubrimiento utilizando nano columnas con nanopuntos de plata y platino aún más pequeños. A medida que la plata se corroe en presencia del más noble platino, los iones de plata son liberados y dañan las bacterias. "Debido a que la plata desaparece en tres días debido a la corrosión, lo que tenemos aquí es un sistema autolimitante que se supone que previene las infecciones en la fase sensible después de la cirugía", concluye el investigador.
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