Biofísicos de la Universidad Estatal de Moscú y RUDN University modelaron el efecto de los antisépticos sobre una membrana bacteriana

Biofísicos de la Universidad Estatal de Moscú y RUDN University modelaron el efecto de los antisépticos sobre una membrana bacteriana

Biofísicos de las principales instituciones científicas y educativas de Rusia, entre ellas la Universidad Estatal de Moscú, RUDN University, y el Centro Científico y Clínico Federal de Medicina Física y Química de la Agencia Federal Médica-Biológica, construyeron un modelo computacional que muestra cómo los antisépticos con partículas cargadas afectan a la membrana bacteriana. Los científicos concluyeron que ideas previas sobre el mecanismo de acción de los antisépticos no son del todo correctas: los antisépticos por sí solos no destruyen la membrana bacteriana, solo causan cambios en la estructura de tal membrana. Esto debilita a la bacteria y causa su muerte bajo la influencia de factores externos.

Los antisépticos son fármacos que alteran los procesos internos o las estructuras externas de los patógenos y, por lo tanto, causan su muerte. Por ejemplo, el alcohol descompone importantes componentes básicos y elementos reguladores de bacterias y virus, y algunos antisépticos destruyen la integridad de la membrana bacteriana. Los antisépticos son efectivos contra una amplia variedad de patógenos, pero su mecanismo de acción específico aún no se ha estudiado en detalle. Solo se conocen características generales, por ejemplo, que el daño en la membrana bacteriana se debe a la presencia de partículas cargadas en las moléculas antisépticas. Por lo tanto, unos biofísicos crearon un modelo computacional de una membrana bacteriana y descubrieron cómo los antisépticos destruyen las bacterias. Los resultados ayudarán a hacer frente a la resistencia a los antisépticos.

«Una serie de patógenos, especialmente los causantes de infecciones nosocomiales son resistentes a los antisépticos. Para el uso y desarrollo eficaz de antisépticos es vital comprender los fundamentos físicos de la interacción de antisépticos con los microorganismos», expresó Ilya Kovalenko, Doctor en Ciencias Físico-Matemáticas, programa 5-100 RUDN University.

Los biofísicos construyeron un modelo de membrana bacteriana, donde «colocaron» moléculas de cuatro antisépticos diferentes: miramistin, clorhexidina, picloxidina y octenidina. Estos antisépticos son del grupo de los catiónicos, es decir, sus moléculas tienen carga positiva. Se prevé que la carga es la que destruye la membrana bacteriana. Sin embargo, para sorpresa de los investigadores, los antisépticos solo cambiaron ligeramente la estructura de la membrana, pero no causaron daño. La destrucción de la membrana no se produjo incluso con un aumento en la concentración del antiséptico de 1:24 a 1:4 en relación con la cantidad de lípidos de la membrana.

La destrucción de la membrana ocurrió cuando los biofísicos agregaron al modelo un campo eléctrico externo de 150 milivoltios por nanómetro. La membrana cambió, se formaron poros alrededor de las moléculas antisépticas, luego el agua penetró en estos orificios inicialmente pequeños, de esta forma los expandió y «rompió» la membrana. Este efecto fue posible gracias a que cerca del antiséptico de carga positiva la membrana se tornó más delgada, es decir, las moléculas de la membrana sin carga tendían a apartarse del antiséptico. La irregularidad de la membrana la hizo más vulnerable a los factores externos, lo que finalmente causó la muerte de la célula.

«Hemos estudiado la interacción de varios antisépticos con un modelo de membrana bacteriana y hemos descubierto que el factor clave en la formación de poros es el reordenamiento de la membrana en presencia de un campo eléctrico, lo cual es obligatorio. Esperamos que el modelo obtenido ayude a predecir el efecto de antisépticos conocidos y recientemente descubiertos sobre diferentes microorganismos», dijo Ilya Kovalenko, Doctor en Ciencias Físico-Matemáticas, programa 5-100 RUDN University.

 Los resultados fueron publicados en The Journal of Physical Chemistry.

Ciencia
13 Feb
Las microalgas, una herramienta innovadora para la bioeconomía

Los productos derivados de las microalgas constituyen un avance en el campo de la bioeconomía. Las posibilidades de los biorrecursos se debatieron en el seminario internacional de investigación «Fundamentos para una energía verde sostenible»(«Foundations for a Green Sustainable Energy») en el marco del Grupo Temático Internacional «Energía» de la Universidad de Red BRICS. El evento fue organizado por el Instituto de Ecología de la RUDN.

Ciencia
05 Jan
Premio RUDN por los logros en el campo de la química: el primer galardonado es un destacado científico de Cuba

El año 2024, en la RUDN empezó a admitirse las solicitudes de candidatura para el nuevo Premio anual a los logros científicos en el campo de la química. El premio se creó para reconocer las contribuciones a la investigación fundamental y aplicada, así como los méritos en la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU.

Ciencia
18 Jan 2024
Agrónomo de la RUDN encontró trigo genéticamente resistente a hongos

Agrotecnólogo de la Universidad RUDN ha identificado genotipos de trigo que son resistentes a un patógeno fúngico peligroso que infecta las plantas incluso antes de que la nieve se derrita y reduzca los rendimientos.