La ciencia ha mostrado que las bacterias suelen acumularse en superficies generando alfombras o manchas que las vuelven poderosas y resistentes. Cuando esa superficie tiene un límite, por ejemplo, una pared, las bacterias se sienten atraídas por una fuerza que las hace nadar cerca de la pared, acumulándose allí. ¿Qué las hace preferir estos lugares? ¿Importa si la pared es lisa o rugosa?
María Luisa Cordero, académica del Departamento de Física de la FCFM y directora alterna del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa, lidera una investigación donde también participan el académico Rodrigo Soto, el físico Néstor Sepúlveda, y el extesista de magíster Benjamín Pérez, cuyos hallazgos podrían impactar en el control de infecciones en instrumental médico y prótesis internas.
Bacterias y superficies
La doctora Cordero es experta en fabricar laboratorios en un chip, dispositivos no más grandes que un posavasos, donde recrea las condiciones que necesita investigar. En este caso creó un dispositivo que tenía tres paredes lisas (de control), y una rugosa u ondulada. A esta última le podían controlar la amplitud de las oscilaciones y la longitud de la onda para tener una pared con más o menos curvatura.
“El objetivo era estudiar, tanto experimental como teóricamente, cómo la forma de la superficie puede modificar el hecho de que las bacterias creen o no alfombras o biopelículas. Y si era posible que una pared microscópica con curvas pudiera reorientar las bacterias y expulsarlas de la pared”, dice Cordero.
Para ello, los científicos colocaron bacterias E. coli en un fluido para ver cuántas y cómo se acumulaban en la pared rugosa u ondulada. Lo que encontraron es que depende de la rugosidad de la pared si se acumulan más o menos ¿Qué hace la diferencia?
Expulsadas
Lo que descubrió el equipo de investigadores es que cuando la pared rugosa tiene una curvatura pequeña o más plana, las bacterias se acumulan cerca de la pared y nadan a lo largo de ella. Cuando tienen una gran curvatura, se acumulan en los valles de la curva. Sin embargo, cuando la pared tiene una curvatura intermedia, las bacterias son expulsadas lejos de la pared. “Si la ondulación es baja, las bacterias se pegan a la pared y actúan como si surfearan sus ondas. Si en cambio, la pared tiene una gran curvatura, las bacterias tienden a quedarse en la parte baja de la onda, no pueden surfear bien la ola y se quedan atrapadas, por lo tanto, se acumulan. Mientras que cuando la ondulación de la pared es intermedia, las bacterias llegan a la cresta de la ola y la geometría de la pared las expulsa lejos”, grafica Cordero.
Conocer estos detalles, explica la investigadora, podría impactar en áreas como la medicina, pues controlando las ondulaciones de las superficies de los instrumentos médicos, se podría evitar que las bacterias se acumulen y causen infecciones. “Si ponemos una rugosidad o curvatura en un catéter, por ejemplo, que no tenga estos bolsillos tan profundos, podemos hacer que las bacterias no se acumulen y, por lo tanto, no generen una infección”, afirma.
Mientras que Benjamín Pérez, quien realizó su tesis de magíster sobre esta investigación, indica que generar superficies en las que sea menos probable que las bacterias se adhieran y, por lo tanto, que no se forme alfombras bacterianas también ayudaría, por ejemplo, al diseño de prótesis intracorporales más sofisticadas que las que conocemos actualmente.
El próximo paso, agrega, es hacer el modelado matemático exacto de la curvatura que necesita tener la pared rugosa, para que las bacterias sean repelidas por esta.
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