Resumen de Materiales jerarquizados de ZnO para potenciar la respuesta antimicrobiana
La preocupación de los últimos años sobre el uso inadecuado de los agentes antimicrobianos está provocando una creciente amenaza de organismos resistentes a estos antibióticos. La exposición excesiva de los microorganismos a los fármacos aumenta su capacidad de desarrollar mecanismos resistentes para sobrevivir. Este hecho está provocando una problemática emergente, y un desafío para la salud. Desde la Organización Mundial de la Salud se está promoviendo la búsqueda y el desarrollo de nuevos agentes antimicrobianos capaces de combatir a los, cada vez más numerosos, microorganismos resistentes. Un punto clave en la obtención de nuevos agentes antimicrobianos efectivos es la innovación en los mecanismos de acción.
Cumpliendo estos requisitos se encuentran los nanomateriales inorgánicos, cuyas propiedades estructurales y funcionales difieren de los mismos materiales en la escala micrométrica. Su uso incipiente está colocando a estos materiales como alternativa a los agentes antimicrobianos clásicos. Un factor importante de los nanomateriales inorgánicos es la mejora de la estabilidad en comparación a los agentes antimicrobianos con naturaleza orgánica. Entre la gran variedad de agentes antimicrobianos inorgánicos que se están desarrollando, los materiales basados en ZnO están ganando relevancia por su versatilidad y amplio espectro de actuación frente a los microorganismos. En particular, el empleo de nanomateriales permite el desarrollo de antimicrobianos inorgánicos de alta efectividad.
Actualmente se desconocen los efectos a medio y largo plazo que puede tener el uso de masivo de los nanomateriales, tanto en los seres humanos como en el medio ambiente. Por lo tanto, es necesario encontrar un equilibrio entre las propiedades beneficiosas de los nanomateriales y el posible impacto negativo que pueden presentar estos materiales en el futuro. Una vía para solucionar los inconvenientes de los nanomateriales, es la generación de materiales nanoestructurados que preserven las ventajas de las nanopartículas, minimizando así sus potenciales efectos perjudiciales.
En esta memoria se recogen los resultados más relevantes sobre la síntesis y el diseño de materiales nanoestructurados de ZnO para potenciar su respuesta antimicrobiana. La morfología de los materiales basados en ZnO se consigue modular desde estructuras nanopartículadas hasta materiales nanoestructurados jerarquizados mediante diferentes rutas de síntesis. La nanoestructuración de los materiales se han diseñado a través del estudio de los mecanismos de reacción durante el proceso de síntesis de cada uno de los materiales recogidos en esta memoria.
La respuesta antimicrobiana de los nanomateriales basados en ZnO depende en gran medida de la morfología y la nanoestructuración. La actividad antimicrobiana de los materiales de ZnO obtenidos en este trabajo se ha evaluado tanto para las bacterias Gram-positivas y Gram-negativas como para los hongos. Un aspecto relevante en este trabajo, es la explicación de la eficacia antimicrobiana para cada material de ZnO sintetizado. Los resultados obtenidos revelan dos mecanismos predominantes de acción: (i) interacciones químicas e (ii) interacciones físicas. En este trabajo se establecen las pautas para inhibir, potenciar y/o combinar las interacciones químicas y físicas en la respuesta antimicrobiana del material mediante la modulación morfológica. De forma destacada, se propone para los materiales jerarquizados un nuevo mecanismo de acción frente a los microorganismos basado en procesos de descarga eléctrica que potencia la efectividad antimicrobiana de estos materiales. La comprensión del rol que existe entre la morfología y la actividad antimicrobiana abre la puerta hacia una generación futura de agentes antimicrobianos con mecanismos de acción sintonizados para combatir los microorganismos resistentes.
