"Desarrollo de un estimulador acústico que controla señales intracelulares involucradas en la formación de biofilm corrosivo o infeccioso"

Produciremos un prototipo de estimulador acústico que cause interferencia en las señales de regulación genética de P. aeruginosa de manera que se impida la formación de biofilms corrosivos e infecciosos. El desarrollo de tecnologías para la mitigación y tratamiento de biofilms, tanto de interés médico como industrial, atraviesa la dificultad de involucrar ensayos largos y principalmente fenomenológicos. El crecimiento del biofilm es lento debido a la reproducción limitada de estas bacterias en comparación con las formas móviles planctónicas. Los ensayos se enfocan a obtener efectos sobre el biofilm sin necesariamente conocer la razón de estos y cómo optimizarlos. Proponemos desarrollar un sistema de cultivo y observación de biofilms de Pseudomonas aeruginosa en el que se observará simultáneamente la expresión de los genes involucrados en el 'switch' del paso de forma planctónica a biofilm, y en la maduración del biofilm. Este sistema permitirá hacer ensayos más rápidos y además aprovechará el conocimiento acumulado en la genética de biofilms de P. aeruginosa, de modo que los tratamientos que indiquen alguna efectividad puedan ser optimizados racionalmente, basándonos en los genes que son estimulados e inhibidos. La estimulación acústica es una técnica de baja energía que ha probado ser efectiva en prevenir la formación de biofilm en dispositivos médicos en pequeña escala y sin un mecanismo conocido. En un ensayo, se demostró que ciertas frecuencias de sonido incrementaron la susceptibilidad de P. aeruginosa a antibióticos normalmente tolerados por esta bacteria en forma de biofilm. Más aún, ensayos de transcriptómica indicaron que este tratamiento modificó la expresión de genes dando indicio de que la estimulación acústica afectó algún tipo de sensor específico en la bacteria. Al igual que otras bacterias, P. aeruginosa posee apéndices externos que son sensibles a fuerzas en el medio que están inmersas. Es probable que los pili sensibles a la tensión y al estrés de la pared bacteriana sean inducidos por contactos y mecánicamente estimulados por ondas acústicas, y luego interfieran en una cadena de señales intracelulares involucradas en la adherencia y transformación de la bacteria en biofilm. Los pili tipo IV en P. aeruginosa tienen acción sobre la regulación del operón Alginato, uno de los expolisacáridos (EPS) más importantes en la adherencia y composición de la matriz extracelular del biofilm; también hay acción de los pili tipo IV sobre la actividad de diguanilato ciclasas, que controlan el nivel intracelular de di-cGMP, la molécula que gatilla la expresión de los genes de transformación y maduración del biofilm. Basados en todos estos indicios experimentales y el profundo conocimiento ya desarrollado sobre la genética de P. aeruginosa, el montaje de cultivo y monitoreo de biofilms que aquí proponemos permitirá hallar la estimulación acústica ideal para interferir en la expresión de genes que determinan la transformación y maduración del biofilm. En caso de tener éxito, se trasladará el actuador prototipo a diversos materiales de interés industrial, tales como el acero quirúrgico.

biofilm, corrosión, pseudomonas, biocorrosión, MIC, ultrasonido

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

BM

LIMA

UNIVERSIDAD

PERÚ

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA / INGENIERÍA DE LOS MATERIALES

PERÚ

LIMA

21/12/2018 al 20/06/2022

RECUBRIMIENTOS Y PELÍCULAS