Los microrobots híbridos recolectan energía química de su entorno para autopropulsarse y, al mismo tiempo, liberan especies reactivas para matar bacterias.

Las infecciones del tracto urinario afectan a millones de personas en todo el mundo. Si bien no son graves en sí mismos, si no se tratan, pueden dañar los riñones y propagarse al torrente sanguíneo, causando infecciones potencialmente mortales en personas vulnerables.

Estas infecciones son causadas por E. coli Bacterias que forman biopelículas en la vejiga y representan un riesgo para los pacientes con catéteres permanentes. En los últimos años, los científicos han desarrollado varios enfoques para interrumpir estas biopelículas, incluidos los liposomas y los portadores de fármacos a base de polímeros, así como el uso de ultrasonidos, campos eléctricos y exposición a la luz.

Ahora, investigadores de la Universidad de Química y Tecnología de Praga, dirigidos por Martin Pumera, están siguiendo un enfoque innovador que utiliza microrobots alimentados con urea como método de tratamiento. “Debido a su movimiento activo, estos [microrobots] puede aumentar la capacidad de penetrar en la biopelícula, lo que resulta en una mayor capacidad de dispersión de los agentes antimicrobianos en comparación con las partículas pasivas”, escribió el equipo en su artículo publicado recientemente en la revista.Pequeña.

En el pasado, se informó sobre una serie de microrobots desinfectantes que se basan en diferentes enfoques para estimular el movimiento y liberar su ingrediente activo. «En particular, las tecnologías basadas en la luz son prometedoras para los enfoques terapéuticos debido a la posibilidad de un tratamiento localizado y controlado de manera no invasiva», escriben los científicos. Esta estrategia representa una estrategia eficiente y biocompatible para tratar infecciones basadas en biopelículas.

Por lo tanto, Pumera y sus colegas desarrollaron microrobots híbridos que recolectan energía bioquímica de su entorno para autopropulsarse y, al mismo tiempo, liberan especies reactivas para matar bacterias. Su sistema consiste en un marco de TiO fotocatalítico2/Haces de nanotubos de CdS equipados con enzimas de ureasa que convierten la urea (una molécula que se encuentra en el tracto urinario) en energía química que el robot utiliza para moverse.

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TiO2 es un fotocatalizador de referencia que muestra una alta estabilidad fotoquímica y química, no es tóxico, es económico y tiene una fuerte oxidación. Acoplamiento de TiO22 El uso de materiales sensibles a la luz como CdS fue una manera fácil de diseñar microrobots que pueden activarse contra bacterias bajo luz visible, dice el equipo. Cuando se expone a la luz, el TiO2Los haces de nanotubos de /CdS generan radicales reactivos que tienen un efecto fototóxico en el biofilm.

Como prueba de concepto, los investigadores demostraron la capacidad de sus microrobots híbridos para interrumpir E. coli Biopelículas después de 2 h de irradiación con luz visible. La actividad de la enzima se mantuvo incluso en presencia de especies reactivas de oxígeno generadas por el fotocatalizador, lo que demuestra que ambos componentes del microrobot funcionan bien juntos.

Si bien el equipo necesita realizar más pruebas en entornos biológicos, confían en que sus microrobots alimentados con urea abrirán la puerta a futuras aplicaciones en desinfección.

Referencia: Katherine Villa, et al., Microrobot en tándem fotocatalizador enzimático impulsado por urea para la erradicación de biopelículas de Escherichia coli, pequeño (2022). DOI: 10.1002/pequeño.202106612

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