Bacterias de la especie Staphylococcus aureus se encuentran entre los patógenos más extendidos y peligrosos de nuestro tiempo. Una de las razones de su eficacia es su capacidad para adherirse tanto a superficies sintéticas como naturales, donde forman biopelículas muy persistentes. Estas biopelículas protegen eficazmente a los patógenos individuales haciéndolos muydifíciles de eliminar de una superficie. Por eso se teme tanto su presencia en los implantes médicos y por qué son una de las principales causas de infección postoperatoria. Por lo tanto, un método para prevenir la infección es prevenir la formación de la biopelícula.poder influir en el crecimiento de la biopelícula, los científicos deben comprender el mecanismo por el cual las bacterias se adhieren a las superficies.
Por ejemplo, sería útil saber qué fracción del área de superficie de una sola célula bacteriana está realmente en contacto con la superficie. Sin embargo, como estas bacterias esféricas tienen solo un micrómetro de ancho aproximadamente una centésima parte del grosor de unacabello humano, era poco probable que se pudiera utilizar un microscopio óptico convencional para determinar el área de contacto.
El equipo de la Universidad de Saarland dirigido por la física experimental, la profesora Karin Jacobs y el microbiólogo, el profesor Markus Bischoff, por lo tanto, hizo uso de otra propiedad de las bacterias, a saber, que la fuerza de adhesión exhibida por diferentes especies de bacterias a menudo depende en gran medida del tipo de superficieen el que se encuentra. Por ejemplo, las bacterias que fueron el foco del presente estudio se adhieren de manera mucho más efectiva a superficies fuertemente hidrófobas que a superficies humectables hidrófilas. Por lo tanto, los investigadores crearon una superficie a base de silicio que exhibía ambas propiedades:fuertemente hidrofóbico en una región, altamente humectable en otra, dentro de un área extremadamente pequeña. La fuerza adhesiva ejercida por bacterias individuales en esta superficie especialmente preparada se midió luego usando un microscopio de fuerza atómica de barrido, conocido como espectroscopio de fuerza. El método implica traeruna sola célula bacteriana en mínimo contacto con la superficie y luego midiendo la fuerzanecesario para separar la bacteria de esa superficie.Esta es la fuerza adhesiva.
En la parte hidrofóbica literalmente 'odia el agua' de la superficie, la fuerza es aproximadamente diez veces mayor que la necesaria cuando la célula bacteriana se adhiere a la región hidrofílica 'amante del agua'. Este procedimiento se repite luego con elcélula bacteriana ubicada sucesivamente más cerca del límite entre las regiones hidrófoba e hidrófila, luego midiendo la fuerza con la bacteria ubicada en el límite mismo y finalmente con la bacteria ubicada en la zona puramente hidrófila donde la fuerza adhesiva es más débil. Los datos de mediciónrelacionar la fuerza adhesiva de una sola célula con su posición exacta en la superficie especialmente personalizada y, por lo tanto, con la humectabilidad de la superficie, ha permitido al equipo de investigación de Saarbrücken inferir el tamaño del área de contacto entre la bacteria y la superficie. El métodoTambién se puede utilizar para otras medidas, como la determinación de la fuerza adhesiva de partículas coloidales, que también son de forma esférica.
El equipo de investigación descubrió que el diámetro del área de contacto, que se suponía circular, era del orden de unas pocas decenas a varios cientos de nanómetros mil nanómetros equivalen a una milésima de milímetro y que elel tamaño del área de contacto puede variar significativamente entre diferentes células individuales de la misma especie Staphylococcus aureus . A efectos de comparación, también se estudió un miembro no patógeno del género Staphylococcus que se adhiere mucho menos fuertemente a la superficie que el patógeno Staphylococcus aureus .
Es particularmente sorprendente que el tamaño del área de contacto no tenga absolutamente ningún efecto sobre la fuerza de adhesión entre una célula bacteriana y la superficie. Los investigadores también pudieron demostrar que a pesar de su forma esférica, las bacterias no se pueden describir simplemente comoesferas duras cuando interactúan con una superficie. Una descripción más precisa es pensar en ellas como bolas que están cubiertas con una capa suave, peluda e irregular de proteínas de la pared celular y que esta capa es el factor principal que determina la adhesión entre la célula y laLa pronunciada variabilidad local en la fuerza adhesiva refleja las diferentes composiciones de los grupos de proteínas de la pared celular, que determinan la fuerza con la que una región de la superficie celular puede adherirse a una superficie.
El enfoque utilizado en el estudio puede, en principio, aplicarse a todas las demás especies de patógenos bacterianos, sin importar si tienen forma esférica o de varilla. Los resultados pueden allanar el camino para el desarrollo de superficies cuya morfología se puede ajustar cuidadosamente amodificar estas fuerzas adhesivas, suprimiendo así la adhesión de patógenos bacterianos no deseados o, alternativamente, favoreciendo la adhesión de bacterias, como las que se utilizan en la eliminación de residuos, cuya presencia se desea.
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Materiales proporcionados por Universidad de Saarland . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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