{"id":51161,"date":"2022-07-25T07:58:37","date_gmt":"2022-07-25T11:58:37","guid":{"rendered":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/?p=51161"},"modified":"2022-07-25T07:58:37","modified_gmt":"2022-07-25T11:58:37","slug":"nanotecnologia-aplicada-a-la-terapia-fotodinamica-antimicrobiana-una-alternativa-terapeutica-para-infecciones-cutaneas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/piel-l.org\/blog\/51161","title":{"rendered":"Nanotecnolog\u00eda aplicada a la terapia fotodin\u00e1mica antimicrobiana: Una alternativa terap\u00e9utica para infecciones cut\u00e1neas"},"content":{"rendered":"

Dra. Isabel Hagel.<\/strong>
\nInmun\u00f3logo
\nInstituto de Biomedicina, Facultad de Medicina, Universidad Central de Venezuela.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La piel es una de las primeras l\u00edneas de defensa contra la invasi\u00f3n microbiana. Las infecciones bacterianas t\u00f3picas representan algunas de las enfermedades infecciosas m\u00e1s comunes en todo el mundo. Habitualmente se tratan mediante la aplicaci\u00f3n de antibi\u00f3ticos t\u00f3picos o antis\u00e9pticos. Sin embargo, el aumento del n\u00famero de bacterias multirresistentes a antibi\u00f3ticos ha llevado a la necesidad de buscar terapias antimicrobianas alternativas entre las cuales se encuentra la Terapia Fotodin\u00e1mica antimicrobiana (TDFa).\u00a0<\/span><\/p>\n

Como es bien conocido, la TFD es un procedimiento terap\u00e9utico m\u00ednimamente invasivo basado en el uso de mol\u00e9culas fotosensibilizadoras capaces de absorber energ\u00eda luminosa de una determinada longitud de onda que en presencia de ox\u00edgeno molecular pueden ejercer un efecto citot\u00f3xico. La TFD comprende tres componentes principales que son\u00a0 <\/span>el fotosensibilizador (FS), ox\u00edgeno molecular y fuente de luz. Cuando el FS se expone a la longitud de onda correcta de luz en presencia de ox\u00edgeno, inicia una reacci\u00f3n fotoqu\u00edmica que culmina en la generaci\u00f3n de especies reactivas de ox\u00edgeno (ROS) u ox\u00edgeno monoat\u00f3mico que ejercen efectos t\u00f3xicos a la bacteria. Se puede diferenciar entre cuatro grandes grupos de FS en funci\u00f3n de su origen y estructura: colorantes sint\u00e9ticos, estructuras de tetrapirrol, FS naturales y nanoestructuras.\u00a0<\/span><\/p>\n

Las mol\u00e9culas arom\u00e1ticas polic\u00edclicas como el azul de metileno y el azul de tolueno poseen una carga cati\u00f3nica intr\u00ednseca que las hace efectivas como FSs tanto frente a bacterias Gram positivas como Gram negativas cuando son activadas con luz LED. Tambi\u00e9n ha sido efectivo el Verde de Indiocianina (ICG) utilizando radiaci\u00f3n infrarroja cercana (NIR) como activador. Los efectos fotooxidativos causados ??por la mayor\u00eda de estos FS en microorganismos tienen m\u00faltiples blancos, como el ADN, la integridad de la membrana, la actividad de las proteasas y los lipopolisac\u00e1ridos. Diferentes FS tienen distintos grados de permeabilidad para cada c\u00e9lula y diferente afinidad por las estructuras celulares. Esta multiplicidad representa una de las ventajas m\u00e1s importantes de los FS frente a los antimicrobianos tradicionales. Adem\u00e1s, dado que los FS no tienen un \u00fanico objetivo espec\u00edfico, el riesgo de desarrollar alg\u00fan tipo de resistencia es muy poco probable. La producci\u00f3n de ROS en varias estructuras celulares, conduce a la destrucci\u00f3n de la c\u00e9lula, lo que ayuda a respaldar la hip\u00f3tesis de que la aPDT es una alternativa viable a los antimicrobianos(1).<\/p>\n

Sin embargo durante la interacci\u00f3n con fotones de una longitud de onda espec\u00edfica, para lograr un estado excitado de alta energ\u00eda y luego transferir esta energ\u00eda al regresar al estado fundamental para formar ROS con el O2<\/sub> tisular, el fotosensibilizador puede sufrir da\u00f1os moleculares causados por ruptura de enlaces covalentes o reacciones no espec\u00edficas entre el fotosensibilizador y las mol\u00e9culas circundantes, despu\u00e9s de lo cual pierde actividad en un proceso conocido como fotoblanqueo lo cual es una desventaja de este enfoque terap\u00e9utico. Adem\u00e1s, la aplicaci\u00f3n limitada de la mayor\u00eda de las fuentes de luz utilizadas complica su aplicaci\u00f3n para infecciones profundas(1).\u00a0<\/span><\/p>\n

As\u00ed, se ha planteado que el uso de nanopart\u00edculas biocompatibles como portadores para llevar el FS a los microorganismos puede ayudar a mejorar el rendimiento antimicrobiano de la aPDT.\u00a0 <\/span>Por ejemplo, se ha utilizado el \u00e1cido poli l\u00e1ctico-co-glic\u00f3lico (PLGA) como portador de curcumina (compuesto fen\u00f3lico). Este FS hab\u00eda mostrado potencial para TDFa como una opci\u00f3n de bajo costo, f\u00e1cil de usar y altamente efectiva, pero se hab\u00eda visto obstaculizado por su baja solubilidad acuosa y r\u00e1pida hidr\u00f3lisis. En combinaci\u00f3n con PLGA mejor\u00f3 su estabilidad biol\u00f3gica y aument\u00f3 su solubilidad en agua, lo que lo convierte en una opci\u00f3n viable para futuras aplicaciones cl\u00ednicas(2).\u00a0<\/span><\/p>\n

Recientemente se ha logrado la producci\u00f3n de compuestos basados en liposomas conteniendo ICG a base de 1,2-dioleoil-3-trimetilamonio-propano (DOTAP). La buena distribuci\u00f3n de las mol\u00e9culas de ICG en las membranas de los liposomas cati\u00f3nicos basados en DOTAP conduce a una fluorescencia y a un rendimiento fotot\u00e9rmico \u00f3ptimos, por lo que se los encapsul\u00f3 en un hidrogel autorregenerable formado por goma guar a trav\u00e9s de la interacci\u00f3n borato\/diol. El hidrogel liposomal cargado con ICG resultante no solo puede convertir la luz del infrarrojo cercano (NIR) en calor de manera efectiva, sino que tambi\u00e9n puede repararse a s\u00ed mismo sin ayuda externa, lo que lo convierte en un buen candidato para la TFD y TTD contra infecciones bacterianas y otras aplicaciones cl\u00ednicas(3).\u00a0<\/span><\/p>\n

Por otra parte, tambi\u00e9n se ha ensayado el uso de nanopart\u00edculas activas, tales como nanopart\u00edculas plasm\u00f3nicas (part\u00edculas met\u00e1licas de dimensiones nanom\u00e9tricas, cuya densidad electr\u00f3nica puede acoplarse con la\u00a0radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica<\/a>) directamente como fotosensibilizadores. En este sentido se han probado nanopart\u00edculas de CuS que absorben luz en la regi\u00f3n NIR del espectro electromagn\u00e9tico. La absorci\u00f3n NIR aumenta en gran medida la penetraci\u00f3n de la luz en la piel, lo que permite el tratamiento de infecciones m\u00e1s profundas. Las nanopart\u00edculas CuS han demostrado tener un efecto antimicrobiano utilizando concentraciones subcitot\u00f3xicas tanto en bacterias Gram positivas como Gram negativas(4). Por s\u00ed mismo, si bien su efecto antimicrobiano es bajo en comparaci\u00f3n con otros FS, su penetraci\u00f3n m\u00e1s profunda podr\u00eda convertirlo en una opci\u00f3n muy interesante para infecciones m\u00e1s profundas y debido a que necesita un tiempo de irradiaci\u00f3n mucho m\u00e1s corto podr\u00eda ser una opci\u00f3n terap\u00e9utica atractiva (4).\u00a0<\/span><\/p>\n

Adem\u00e1s, estas nanopart\u00edculas de CuS pueden ser utilizadas en combinaci\u00f3n con otros fotosensibilizadores como ICG, logrando mejores efectos antimicrobianos a muy bajas concentraciones. Otra posibilidad es su combinaci\u00f3n con antibi\u00f3ticos t\u00f3picos, ya que esta estrategia ha demostrado ser bastante efectiva para otros fotosensibilizadores. En otro trabajo se estudi\u00f3 el efecto de la combinaci\u00f3n de ICG con nanopart\u00edculas de \u00f3xido de hierro superparamagn\u00e9tico recubiertas con 3-aminopropilsilano (APTMS@SPIONs) sobre aislados de c\u00e9lulas y biopel\u00edculas de bacterias Gram-negativas (E. coli<\/i>, K. pneumoniae<\/i>, P. aeruginosa<\/i>) y bacterias Gram-positivas (S. epidermis<\/i>), utilizando NIR como fuente de radiaci\u00f3n. El tratamiento ICG-APTMS@SPION\/NIR result\u00f3 en la muerte completa de todas las c\u00e9lulas bacterianas y la erradicaci\u00f3n exitosa de todas las biopel\u00edculas. La producci\u00f3n de ROS y el aumento de la temperatura local de las biopel\u00edculas que se sometieron a fototerapia sugieren una combinaci\u00f3n de mecanismos termodin\u00e1micos (aPDT) y fotodin\u00e1micos (aPTT) para la fototoxicidad como resultado de la utilizaci\u00f3n del sistema ICG-APTMS@SPION\/NIR. Este enfoque abre una v\u00eda novedosa en la lucha contra las infecciones resistentes a los medicamentos, al utilizar con \u00e9xito la actividad antimicrobiana y antibiopel\u00edcula de ICG, a bajas dosis (aprobado por la FDA) combinada con la actividad de nanopart\u00edculas de \u00f3xido de hierro cl\u00ednicamente aceptables de costo relativamente bajo para permitir una combinaci\u00f3n efectiva de aPDT \/ aPTT(5). Sin embargo, estas investigaciones son todav\u00eda a nivel experimental y sus efectos en t\u00e9rminos de bioseguridad y toxicidad en modelos animales y ensayos cl\u00ednicos controlados deben a\u00fan ser estudiados.<\/p>\n

 <\/p>\n

1. Wei G, Yang G, Wang Y, Jiang H, Fu Y, Yue G, et al. Phototherapy-based combination strategies for bacterial infection treatment [Internet]. Vol. 10, Theranostics. 2020 [cited 2022 Apr 16]. p. 12241\u201362. Available from: https:\/\/www.ncbi.nlm.nih.gov\/pmc\/articles\/PMC7667673\/<\/p>\n

2. Uro\u0161evi? M, Nikoli? L, Gaji? I, Nikoli? V, Dini? A, Miljkovi? V. Curcumin: Biological Activities and Modern Pharmaceutical Forms [Internet]. Vol. 11, Antibiotics. 2022 [cited 2022 Apr 16]. Available from: https:\/\/www.mdpi.com\/2079-6382\/11\/2\/135<\/p>\n

3. Ni Z, Hu J, Ye Z, Wang X, Shang Y, Liu H. Indocyanine Green Performance Enhanced System for Potent Photothermal Treatment of Bacterial Infection. Mol Pharm. 2021;\u00a0<\/span><\/p>\n

4. Qiao Y, Ping Y, Zhang H, Zhou B, Liu F, Yu Y, et al. Laser-Activatable CuS Nanodots to Treat Multidrug-Resistant Bacteria and Release Copper Ion to Accelerate Healing of Infected Chronic Nonhealing Wounds. ACS Appl Mater Interfaces. 2019 Jan 30;11(4):3809\u201322.\u00a0<\/span><\/p>\n

5. Bilici K, Atac N, Muti A, Baylam I, Dogan O, Sennaroglu A, et al. Broad spectrum antibacterial photodynamic and photothermal therapy achieved with indocyanine green loaded SPIONs under near infrared irradiation. Biomater Sci [Internet]. 2020 [cited 2022 Apr 16];8(16):4616\u201325. Available from: https:\/\/pubs.rsc.org\/en\/content\/articlehtml\/2020\/bm\/d0bm00821d<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Dra. Isabel Hagel.<\/strong>
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