Armazones organometálicos antibacterianos | Noticias de la Ciencia y la Tecnología (Amazings® / NCYT®)

Los armazones organometálicos podrían algún día liberar óxido nítrico con propiedades antibacterianas.

Dado que los armazones organometálicos (MOFs por sus siglas en inglés), estructuras metálicas muy porosas, son tan diversas desde el punto de vista estructural y químico, podrían utilizarse para muchas aplicaciones, como la administración de fármacos y la limpieza del medioambiente. Pero hay que conocer mejor su funcionamiento, sobre todo cuando están incrustados en polímeros. Ahora, unos investigadores han desarrollado y caracterizado MOFs almacenadores de óxido nítrico (NO) incrustados en una fina película con un novedoso potencial antibacteriano.

El estudio de las interacciones entre los MOFs y los polímeros dentro de las membranas puede ser complicado, y requiere métodos analíticos complejos y recursos considerables. En estudios anteriores, Russell E. Morris, de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido, y sus colegas estudiaron la interacción entre un MOF que contenía níquel y el poliuretano. Pero el método de microscopía electrónica de barrido con haz de iones focalizados (FIB-SEM) que utilizaron puede alterar o dañar tanto los polímeros como los MOFs. Así, los mismos investigadores, junto con Zeiss Microscopy, utilizaron una nueva técnica FIB-SEM mediante criogenia para aumentar la estabilidad de los compuestos MOF.

Para probarlo, crearon tres membranas en colaboración con investigadores de la Universidad Estatal de Colorado (Estados Unidos) que contenían un MOF de níquel llamado CPO-27-Ni, un MOF de cobre llamado CuBTTri, o ambos. A continuación, utilizando su técnica criogénica FIB-SEM, observaron las partículas de cada MOF con mayor detalle que con otros métodos de obtención de imágenes. Las imágenes también mostraron que los complejos metálicos se distribuían uniformemente por las membranas y no se solapaban. A continuación, el equipo de investigación, encabezado por Romy Ettlinger, de la Universidad de St. Andrews en el Reino Unido, examinó la capacidad de las películas para liberar óxido nítrico, una molécula con propiedades antibacterianas que podría tener aplicaciones biomédicas. En los experimentos, las membranas embebidas en MOF tuvieron diferentes desencadenantes y respuestas:

El CPO-27-Ni liberó óxido nítrico rápidamente, en forma de ráfaga corta, en respuesta a la humedad.

El CuBTTri actuó como catalizador cuando se expuso a un tripéptido, el S-nitrosoglutatión (GSNO), una fuente natural de óxido nítrico en el cuerpo humano, y produjo una liberación sostenida de óxido nítrico en respuesta.

Juntos, el CPO-27-Ni y el CuBTTri produjeron una membrana que libera óxido nítrico de manera rápida y sostenida, cuando se expone secuencialmente a la humedad y al GSNO.

Los MOFs de níquel y cobre se combinaron para crear un material compuesto que logró un sistema óptimo de administración de óxido nítrico en dos etapas. Los investigadores sugieren que esta administración en dos etapas podría ser útil en dispositivos médicos, tanto para lograr efectos antibacterianos inmediatos como para ofrecer prevención a largo plazo de la incrustación microbiana.

Las películas de membrana que contienen MOFs, como las mostradas aquí, que producen óxido nítrico, podrían aportar propiedades antibacterianas en dispositivos médicos. (Imagen: adaptada de ACS Applied Materials & Interfaces 2023, DOI: 10.1021/acsami.3c11283)

Ettlinger, Morris y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus MOFs en la revista académica ACS Applied Materials & Interfaces, bajo el título “Mixed Metal-Organic Framework Mixed-Matrix Membranes: Insights into Simultaneous Moisture-Triggered and Catalytic Delivery of Nitric Oxide using Cryo-scanning Electron Microscopy”. (Fuente: American Chemical Society)