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Investigadores suizos crearon microrobots inteligentes y biocompatibles que se comportan como las bacterias para así ser capaces de transportar fármacos hacia algún tejido enfermo. Nadan y pasan a través de los estrechos vasos sanguíneos y los sistemas más complejos. Este avance médico científico se conoce cuatro meses después de revelarse la construcción en Hong Kong de un robot, también diminuto y que asimismo parece de ciencia ficción, capaz de recorrer internamente el cuerpo humano, movilizándose por superficies sumergidas o revestidas de fluidos corporales.

Los científicos suizos se inspiraron en las bacterias y otros microorganismos para diseñar estos “artificial microswimmers”, que son de tal flexibilidad que mientras nadan pueden modificar su forma cuantas veces sea necesario, sin comprometer su velocidad ni sus capacidades de maniobrabilidad.

Estas mini máquinas suizas fueron diseñadas utilizando un método de plegado basado en el origami, técnica también llamada papiroflexia que consiste en realizar figuras u objetos con hojas de papel doblándolas sucesivas veces. Con ello, estos prototipos que miden cerca de un milímetro de longitud pueden hacerse más pequeños.

Las deformaciones pueden ser “programadas” por anticipado, lo que permite al robot adoptar automáticamente la forma más eficiente, sin la ayuda de sensores.

El estudio suizo fue publicado esta semana en la revista Science Advances, donde se remarca que, efectivamente, estos dispositivos suaves y biocompatibles, que pueden desplazarse por fluidos densos y viscosos, se comportan como cualquier microorganismo vivo (VER PUBLICACIÓN).

El grupo de científicos suizos tiene al frente de este trabajo a sus investigadores Bradley Nelson, profesor de robótica y sistemas inteligentes de ETH, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, y Selman Sakar, de la EPFL, Escuela Politécnica Federal de Zúrich.

Inteligencia encarnada

El método desarrollado para “programar” el viaje a altas velocidades de estos robots emplea la denominada “inteligencia encarnada”, una alternativa al paradigma de computación clásico que realizan los sistemas electrónicos integrados.

Sobre esta novedosa estrategia el científico Selman Sakar explicó: “Nuestros robots tienen una composición y estructura especial que les permite adaptarse a las características del fluido por el que se mueven. Por ejemplo, si encuentran un cambio en la viscosidad o la concentración osmótica, modifican su forma para mantener su velocidad y maniobrabilidad”.

Los robots pueden ser controlados usando un campo electromagnético o también pueden ser autorizados a navegar por sí mismos, pasando a través de cavidades utilizando flujos de fluidos.

Inspirados en la naturaleza

Nelson complementa: “La naturaleza evoluciona y una multitud de microorganismos cambia de forma a medida que cambian sus condiciones ambientales. Este principio básico inspiró nuestro diseño. El desafío clave para nosotros fue desarrollar la física que describe los tipos de cambios en los que estábamos interesados y luego integrarlos. Esto, haciendo uso de las nuevas tecnologías de fabricación”.

El equipo de investigación sigue trabajando para mejorar el rendimiento de la natación a través de los fluidos más complejos del cuerpo humano y también en algo no menos importante: que sean mecanismos que pueden fabricarse fácilmente a un costo razonable, sin perder eficacia ni su condición de robots blandos miniaturizados.

El dispositivo inteligente está hecho de nanocompuestos de hidrogel. Las nanopartículas magnéticas dentro de este hidrogel pueden ser controladas por un campo electromagnético.

En la conclusión del estudio que publica la revista Science Advances se lee que “un análisis cuidadoso del rendimiento de la natación a diferentes viscosidades proporcionó una guía para construir una máquina que manifiesta múltiples configuraciones estables, cada una optimizada para una marcha de locomoción diferente”.

“Realizamos –remata- la adaptación de la forma en respuesta a las restricciones mecánicas y la variación de la presión osmótica a través de la coordinación entre las tensiones elásticas y viscosas. Nuestro enfoque para resolver el problema de navegación reduce la cantidad de elementos a controlar y, por lo tanto, puede tener ventajas en términos de velocidad, versatilidad y costo”.

El robot creado en Hong Kong

Entre las diferencias de las máquinas suizas con el robot creado en Hong Kong destaca el desplazamiento. El estudio revelado en septiembre de 2018 expuso el reto de hacer mover un aparato por control remoto dentro del cuerpo humano, dada la textura cambiante de los tejidos que lo componen.

Fuente:

Acento ( República Dominicana )

Aldo Rodríguez Villouta

Fuente: COFA

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Investigadores de la Universidad de Texas (Estados Unidos) han concluido en un estudio, publicado en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’, que los probióticos pueden perjudicar como cualquier otra bacteria si la barrera intestinal ya está dañada.

Concretamente, según los resultados de la investigación, los beneficios de los probióticos, una bacteria viva que se ha considerado buena para la salud y que puede encontrarse en alimentos como el yogur, dependen de la vitalidad del epitelio intestinal o barrera intestinal, una delicada capa unicelular que protege el resto del cuerpo de otras bacterias potencialmente dañinas que se encuentran en el intestino humano.

“Cuando la barrera intestinal está sana, los probióticos son beneficiosos, pero cuando está perjudicada, pueden causar más daño que utilidad. Una vez que está lastimada, los probióticos pueden dañar igual que cualquier otra bacteria que sale al cuerpo humano”, ha explicado el investigador del estudio, el doctor Woojung Shin.

De forma paralela, la investigación ha confirmado que el daño en el epitelio intestinal es el inicio de la patología de la inflamación intestinal.

“Al posibilitar la personalización de condiciones específicas en el intestino, podemos establecer el catalizador inicial, el comienzo, de la enfermedad”, ha indicado, por su parte, el investigador jefe del estudio, el doctor Hyun Jung Kim. “Si podemos determinar la causa raíz, podemos determinar el tratamiento más apropiado con mayor precisión”, ha añadido.

Los científicos, que son ingenieros, utilizaron un chip que contenía un sistema microfisiológico de inflamación intestinal desarrollado a tal efecto. Esta vez representa la primera que un chip con una enfermedad situado en un órgano ha sido desarrollado y utilizado para mostrar cómo se desarrolla una enfermedad en el cuerpo humano.

Hasta el momento, los chips situados en órganos, que son microchips revestidos por células humanas vivas que se usan para modelar órganos como el corazón, los pulmones o los riñones, sólo servían en modelos precisos de funcionalidad de los órganos en ambientes controlados.

Con la vista puesta en el futuro, el doctor Shin planea desarrollar más modelos personlizados de enfermedades intestinales humanas, como el cáncer colorrectal, con el objetivo de identificar cómo la microbioma intestinal controla la inflamación, la metástasis y la eficacia de la inmunoterapia para tratar el cáncer.

Fuente: Europa Press / COFA

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Investigadores de Córdoba desarrollaron nanopartículas de este metal que al iluminarse eliminan los patógenos. Una innovación para luchar contra un problema sanitario grave: el avance de las superbacterias.

La resistencia a los antibióticos de las bacterias ya es un problema sanitario global. Si no se encuentra una solución, en 2050 morirán más pacientes por esta causa que por cáncer o afecciones cardíacas, asegura una estimación realizada por un panel de expertos convocados por el Gobierno del Reino Unido. Los microorganismos superresistentes son aquellos que pueden eludir toda la lista de antibióticos desarrollados por el ser humano. Por lo general, infectan a pacientes internados que están inmunodeprimidos, pero cada año se registran más casos de resistencia no hospitalaria.

Varios investigadores del mundo están buscando estrategias para mantener a raya a estos patógenos. Científicos de Córdoba han desarrollado una muy particular porque involucra oro y luz.

Se trata del grupo liderado por Cecilia Becerra, del Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal, de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) y del Conicet.

Desde hace años, este equipo trabaja en la búsqueda de antimicrobianos. El gran salto se dio en 2012, cuando comenzó a trabajar con nanopartículas, moléculas que tienen menos de 100 nanómetros, es decir, 0,0001 milímetros.
Puntualmente, decidió trabajar con nanopartículas de oro de 50 nanómetros, esféricas y de color rojo. “Son tan pequeñas que incluso pueden ingresar en la bacteria”, apunta Cecilia.

Jazmín Silvero Compagnucci, integrante del equipo, explica que lograron sintetizar las moléculas de oro asociadas al antibiótico amoxicilina. “La amoxicilina no tiene ningún efecto, sino que sirve para estabilizar el oro y lo guía hasta la pared celular de la bacteria”, comenta Jazmín.

El oro es una sustancia inocua para los tejidos vivos. De hecho, joyas realizadas con este metal no generan alergias. Pero cuando se lo irradia con luz verde, las nanopartículas alcanzan los mil grados de temperatura.

“La molécula que está pegada a ella, la pared de la bacteria, se destruye completamente. Lo que ocurre es que se producen radicales libres que oxidan la membrana celular”, explica Jazmín.

Las investigadoras probaron el efecto bactericida de la nanopartícula en cultivos celulares y tejidos en vivo. También probaron la biocompatibilidad en modelos animales.

“Demostramos que se eliminan del organismo en cinco horas”, detalla la investigadora. Y también aclara que el calor no quemaría al paciente tratado.

Uno de los patógenos que lograron combatir son cepas resistentes de Staphylococcus aureus. “En realidad, obtuvimos buenos resultados para los dos grandes grupos de bacterias (Gram positiva y negativa). Sería un antimicrobiano de amplio espectro”, explica Cecilia.

Siguientes pasos 

Son los primeros pasos para lograr una formulación farmacéutica comercial. Las investigadoras imaginan una pomada para aplicar en infecciones en la piel. Sólo hace falta irradiarla con luces led comunes de color verde durante 15 minutos.

El método también podría aplicarse en infecciones internas, sólo que allí la irradiación con luz debería hacerse con una sonda.

Sin embargo, aún hace falta realizar análisis clínicos en pacientes para demostrar su efecto terapéutico y no tóxico. Estos ensayos requieren inversiones muy altas que deben hacerse con el apoyo de la industria farmacéutica o del Estado.

Pero el desarrollo tiene una ventaja que lo hace más factible de llegar al mercado. Años atrás, sintetizar nanopartículas de oro llevaba mucho tiempo y era muy caro.

La técnica de producción que desarrollaron las investigadoras de Córdoba requiere solamente 18 minutos y no hay que agregar reactivos tóxicos o muy caros. Tampoco se necesita un trabajo posterior de purificación. El proceso está camino a ser protegido con patente de propiedad intelectual.

Cecilia explica que la terapia fotodinámica está muy difundida en Argentina y en el mundo como campo de investigación. “Se están pensando tratamientos para erradicar tumores, por ejemplo”, detalla.

Efectivo contra el biofilm 

En el caso del desarrollo cordobés, también demostraron que sirve para eliminar el biofilm que producen las bacterias. Es un mecanismo de resistencia de las bacterias. Se agrupan y forman una película que las protege. No sólo provocan problemas en los pacientes, sino también en el material hospitalario, ya que tapan los catéteres y las sondas.

“Actualmente se requieren grandes concentraciones de antibióticos para eliminar el biofilm, lo cual puede ser tóxico. En el caso de estas nanopartículas, se utiliza la misma concentración con un poco más de tiempo de irradiación”, cuenta Diamela Rocca, otra integrante del grupo.

Otros investigadores que participaron del desarrollo son Emilce Artur de la Villarmois y Mariela Pérez, del Instituto de Farmacología Experimental Córdoba (Ifec).

El trabajo también fue realizado con el soporte de la Facultad de Ciencias Químicas de la UNC y es una colaboración con la Universidad de Ottawa, Canadá.

Los antibióticos mal usados, una clave 

Los antibióticos son medicamentos que combaten las infecciones bacterianas. Usados correctamente, pueden salvar vidas, pero hay un creciente problema de resistencia a antibióticos. Esto ocurre cuando las bacterias mutan (se transforman) y se vuelven capaces de resistir los efectos de un antibiótico. El mismo uso de antibióticos puede llevar a la resistencia. Cada vez que toman antibióticos, las bacterias sensibles mueren. Pero gérmenes resistentes pueden crecer y multiplicarse.

Fuente: La Voz del Interior -Córdoba /COFA

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Las bacterias poseen una ‘memoria’ que pasa el conocimiento sensorial de una generación de células a otra, todas sin un sistema nervioso central ni neuronas, según cientificos de UCLA.

“Esto es una gran sorpresa para nosotros y para este campo”, dijo Gerard Wong, profesor de bioingeniería y de química y bioquímica, miembro del California NanoSystems Institute en la UCLA (Universidad de California en Los Ángeles) y uno de los autores principales del estudio.

Estos hallazgos son un paso importante hacia la comprensión de las infecciones difíciles de tratar causadas por biopelículas bacterianas en personas con fibrosis quística.

El equipo estudió una cepa de bacterias llamada Pseudomonas aeruginosa que forma biofilms en las vías respiratorias de personas con fibrosis quística y causa infecciones persistentes que pueden ser letales. Las biopelículas bacterianas también pueden formarse en implantes quirúrgicos, como una cadera artificial; cuando lo hacen, pueden hacer que el implante falle. Las biopelículas bacterianas están compuestas por células bacterianas genéticamente idénticas que pueden colonizar casi cualquier superficie y formar comunidades en las que las células individuales se organizan y cooperan.

“El primer paso para formar una biopelícula es que las bacterias deben sentir la superficie y desarrollar la capacidad de adherirse“, dijo Calvin Lee, un estudiante de posgrado de la UCLA y coautor del estudio. “Por primera vez, pudimos seguir el comportamiento de linajes enteros de células individuales, y descubrimos que los descendientes podían recordar las señales de detección de superficie de sus antepasados”.

Los hallazgos fueron publicados en línea en PNAS.

“Fue realmente emocionante para mí que aprendiéramos cómo los vínculos reversibles e irreversibles se vinculan durante la formación temprana del biofilm”, dijo en un comunicado George O’Toole, autor principal colaborador del estudio y profesor de la Escuela de Medicina Geisel en Dartmouth. “Estos conceptos fueron descritos en la década de 1930, pero nos llevó casi 90 años entender cómo funcionan de la mano para ayudar a impulsar la formación temprana de biopelículas”.

Para analizar las células que están en proceso de “detección” de la superficie, los científicos utilizaron un método de seguimiento celular multigeneracional desarrollado por el grupo de investigación de Wong, junto con varios otros métodos de análisis de datos, incluida una técnica de procesamiento de señales que se utiliza más comúnmente para analizar el tono en la música, la primera aplicación conocida de esta técnica para mediciones biológicas.

El enfoque reveló que dos eventos estaban relacionados en un patrón rítmico: la expresión de AMP cíclico, una molécula de señalización dentro de las células bacterianas y el nivel de actividad de pili tipo IV, los apéndices de las células de las bacterias que participan en el movimiento de las células. El estudio reveló que los eventos están separados por unas pocas horas.

“Las bacterias sienten y recuerdan a través de este patrón rítmico, que es fundamental para su decisión de suprimir la motilidad, volverse estacionario y, en última instancia, unirse a una superficie de forma irreversible y formar una biopelícula”, dijo Wong.

Fuente: Europa Press

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La presencia del hongo Mucor racemosus podría ser útil como biomarcador de riesgo cardiovascular, según un estudio conjunto del Iispv, del Ciberobn y del Idibgi. Diabetes y, sobre todo, obesidad son las patologías que hasta ahora se relacionan con la investigación.

 
 
Un estudio elaborado por el Centro de Investigación Biomédica en Red-Fisiopatología de la Obesidad y la Nutrición (Ciberobn), junto a investigadores del Instituto de Investigación Sanitaria Pere Virgili (Iispv) y del Instituto de Investigación Biomèdica de Gerona Doctor Josep Trueta (Idibgi) habrían demostrado que la presencia en el intestino del hongo Mucor racemosus puede ser útil como biomarcador de riesgo cardiovascular, reforzando la posibilidad que manipular la microbiota intestinal pueda ayudar a prevenir enfermedades cardiovasculares. Este trabajo, liderado por Matilde Rodríguez Chacón, del Iispv y José Manuel Fernández-Real, del Ciberobn, ha sido publicado en la revista Beneficial Microbes.

 

Beneficios de los microorganismos
El intestino humano alberga una gran variedad de microorganismos (bacterias, hongos o parásitos) que forman un ecosistema natural. Las bacterias son los componentes más abundantes de esta microbiota, donde se sabe que su calidad y composición se relacionan con desórdenes como la obesidad y la diabetes. Por el contrario, la diversidad fúngica, que representa entre el 0,03 y el 0,2 por ciento de la microbiota intestinal, cuenta con menos estudios.

Por tanto, la investigación inicial trató de estudiar este aspecto de la micobiota. Tras haber analizado los diferentes tipos y cantidades de hongosintestinales en una cohorte de 52 individuos, divididos entre aquellos que tenían un peso óptimo y aquellos que eran obesos, se demostró que estos microorganismos varían de un grupo a otro. Los resultados también revelaron si un individuo obeso era metabólicamente sano o no. Por otro lado, también se evidenció que cuando los sujetos pierden peso, un tipo específico de hongo (Mucor spp.) aumenta en abundancia, lo que abre la puerta al tratamiento de la obesidad mediante la manipulación de este microrganismo.

Para complementar estos descubrimientos sobre la micobiota en sujetos obesos, en el presente trabajo se ha realizado un análisis exhaustivo para explorar la posible contribución de la microbiota intestinal a la arterosclerosis subclínica en un grupo bien caracterizado de sujetos obesos y no obesos. Los hallazgos obtenidos ponen de manifiesto que Mucor racemosus (una especie del género Mucor) podría convertirse en un biomarcador relevante de riesgo cardiovascular, reforzando la posibilidad de que la manipulación de la micobiota intestinal puede ser útil en la prevención de enfermedades cardiovasculares.

Fuente:

Diario Médico -España 
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Otra vez, una investigación realizada por un equipo del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR, Conicet, UNR) logró un gran avance en la lucha contra las llamadas “superbacterias“, responsables del fallecimiento anual de unas 700 mil personas en el mundo y que se cree podrían llegar a ser primera causa de muerte en el 2050. El descubrimiento, publicado hace unos días por la prestigiosa revista científica internacional Nature Communications, abre las puertas para el “diseño racional de fármacos” capaces de frenar el avance de esas infecciones letales, explicó ayer a LaCapital el titular del IBR y uno de los codirectores del grupo, Alejandro Vila.
Dar pelea a las superbacterias es actualmente uno de los desafíos más acuciantes para la ciencia. De hecho, en febrero pasado fue la propia Organización Mundial de la Salud (OMS) la que reavivó la preocupación internacional al difundir el listado de las doce familias de bacterias causantes de infecciones severas que los actuales tratamientos no logran vencer y que dejan a cada vez más población sin terapias efectivas.Ocurre que las superbacterias son microorganismos que desarrollan una multirresistencia a los antibióticos, aun a los de mayor potencia y eficacia, y que vienen generando un alarmante crecimiento en la tasa de infectados sobre todo a nivel intrahospitalario en todo el mundo. De allí que el nuevo avance de los científicos del IBR sobre la materia cobre tanta trascendencia.El trabajo, codirigido por Vila y Leticia Llarull, fue producto de las “contribuciones centrales” que realizaron las jóvenes investigadoras María Natalia Lisa y Antonela Palacios.

 

Al estudio también hicieron aportes, en colaboración con científicos de Estados Unidos y el Reino Unido, Mariano González (IBR) y Diego Moreno (Instituto de Química Rosario, Iquir).

Un hito revolucionario

La penicilina, descubierta en 1928 por Alexander Fleming, cambió el rumbo de la historia. El posterior desarrollo de numerosos antibióticos similares a la penicilina, llamados betalactámicos, obtenidos tanto a partir de fuentes naturales como de síntesis químicas, no sólo permitió salvar millones de vidas en la Segunda Guerra Mundial, sino que resultó determinante para la prolongación de la expectativa de vida en el siglo XX.

Sin embargo, esos avances ahora muestran su contracara: el uso excesivo e indebido de esos medicamentos dio lugar a la selección de bacterias cada vez más resistentes, hoy conocidas como superbacterias.

A ellas apuntó la investigación que acaba de publicar Nature Communication y que, producto de un trabajo de ocho años, básicamente logró poner al descubierto los mecanismos químicos que utilizan esas bacterias para “inactivar antibióticos de última generación”.

De hecho, pudo demostrar que varias especies de esos microorganismos poseen similares mecanismos de resistencia, por lo que se abre la posibilidad de producir tratamientos efectivos para un amplio espectro bacteriano. “Es decir, no uno para cada bacteria, sino un fármaco general”, explicó Vila.

Se trata de un nuevo “paso clave” para combatir las superbacterias resistentes incluso a la acción simultánea de varios antibióticos y que han alcanzado una “diseminación global”, enfrentando a la humanidad a una “situación sin precedentes”: no poder vencer infecciones que hasta ahora venían siendo tratables.

Pero para poder diseñar nuevos fármacos hay que conocer “las estrategias químicas de defensa” de las bacterias o la estructura de las moléculas involucradas.

Para sobrevivir a la acción de los antibióticos betalactámicos, uno de los principales mecanismos que usan las bacterias es la producción de unas enzimas capaces de degradarlos, llamadas betalactamasas.

Existe una clase de antibióticos, los carbapenemes, capaces de resistir a esas enzimas, por lo que representan “la última línea de defensa disponible frente a infecciones causadas por bacterias multirresistentes”. Sin embargo, esas bacterias evolucionaron y muchas ya logran sobrevivir a esas drogas.

Por eso el trabajo del equipo del IBR abre ahora puertas hacia nuevas líneas de investigación en el diseño racional de fármacos (ver aparte).

La multiplicación de bacterias resistentes a los antibióticos amenaza con volverse primera causa de muerte en 2050.

Avances que se dan de a poco
Hace poco más de un año, en el IBR ya habían cosechado otro gran logro científico contra las superbacterias. En esa oportunidad la investigación, también dirigida por Alejandro Vila y realizada junto a los investigadores Lisandro González y Guillermo Bahr, apuntó a una enzima, denominada NDM, responsable de la destrucción de los antibióticos.
 
 
Hace poco más de un año, en el IBR ya habían cosechado otro gran logro científico contra las superbacterias. En esa oportunidad la investigación, también dirigida por Alejandro Vila y realizada junto a los investigadores Lisandro González y Guillermo Bahr, apuntó a una enzima, denominada NDM, responsable de la destrucción de los antibióticos.El estudio descubrió que la NDM está anclada a la membrana de la pared celular y desde allí envía vesículas de grasa al exterior de la célula. Ese mecanismo le permite frenar la acción de los medicamentos y, al entrar en contacto con otras bacterias, las vuelve también resistentes a los antibióticos, multiplicando el efecto.El logro, se anunció entonces, permitiría identificar con una prueba de muy bajo costo la presencia de esa enzima en personas enfermas y orientar el tratamiento con los antibióticos más adecuados.

 

Ayer Vila contó que se trata de “avances paso a paso” y adelantó que ya están trabajando en un “equipo internacional” junto a científicos de Estados Unidos, Reino Unido y Uruguay para llegar a producir “compuestos” dirigidos al diseño de nuevos fármacos.

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