Nanopartículas de silício recobertas com antibióticos

A descoberta por novas formas de implantar fármacos ou qualquer tipo de substância que seja capaz de destruir bactérias causadoras de doenças, tem sido cada vez mais cobiçada por muitos estudiosos nas mais variadas áreas da saúde, pois a partir delas é possível criar vários tipos de medicamentos e tratamentos que sejam capazes de inibir toda e qualquer enfermidade causada por essas bactérias ou até mesmo destruir estrutura na qual elas se organizam.

Entretanto, para que seja possível realizar essa prática, deve ter um conhecimento básico de uma bactéria e quais as estruturas envolvidas na sua criação. De forma geral, as bactérias são organismos unicelulares que não possuem núcleo e organelas definidas, além disso podem ser classificadas quanto ao seu formato, sendo divididas em esferas, bastonetes e espirais:

Ademais, podemos separar as bactérias quanto a existência ou inexistência de parede celular, nomeando-as em bactérias gram-positivas e gram-negativas respectivamente. Isso acontece devido uma técnica chamada coloração Gram que consegue distinguir essas bactérias a partir de suas respectivas colorações, sendo as gram-positivas violetas, ricas em peptideoglicano (principal substância presente na parede celular) e as gram-negativas vermelhas, escassas em peptideoglicano.

Obs: As imagens abaixo representam uma parte da estrutura bacteriana, focando apenas na estruturação e composição da membranas plasmáticas  - compostas basicamente por fosfolipídios - e da parede celular - composta apenas por peptideoglicano -. 

Bactéria Gram-Negativa

Bactéria Gram-Positiva

Diante disso, a partir dos conceitos apresentados acima, foi possível criar métodos para exterminar ou ao menos impedir a proliferação desse tipo de microrganismo no corpo humano. Exemplo bem claro disso é a utilização de nanopartículas de silício recobertas de antibióticos em bactérias gram-negativas.

Nanopartículas de Silício

Para o completo sucesso dessa técnica, devemos nos aprofundar um pouco mais na estruturação das bactérias gram-negativas. Dessa forma, como já mostrado nas imagens acima, esse tipo de bactéria possui duas membranas plasmática, uma interna, que entra em contato direto com o citoplasma (interior da bactéria), e uma externa que entra em contato direto com o Interstício (meio externo), essas duas membranas por sua vez, são compostas por uma bicamada fosfolipídica, proteínas integrais e proteínas periféricas.

 

Além disso, entre essas membranas plasmáticas é possível encontrar um espaço periplasmático que possui uma fina camada de peptideoglicano, Nesse espaço encontra-se um gel concentrado chamado periplasma que tem como principal função a separação do peptideoglicano com a bicamada fosfolipídica. E ainda na parte mais externa das bactérias encontra-se também o que chamamos de lipopolissacarídeo.

 

As proteínas integrais atuam como se fosse um canal entre o meio externo e o meio interno, possibilitando a passagem de substância como nutrientes essenciais para as bactérias, já as proteínas periféricas auxiliam no reconhecimento de tudo que está se aproximando da membrana, avisando se o corpo ali presente é estranho ou não.

Agora, com relação a bicamada fosfolipídica, podemos dizer que, depois da parede celular, ela é a principal camada responsável por delimitar o tamanho da bactéria e ainda protege-la do meio externo. Sua estrutura é formada apenas por uma gordura chamada fosfolipídio, um composto químico que propriedades tensoativas, possuindo uma parte polar (cabeça) e outra apolar (calda), assim como mostrado na imagem abaixo:

Além disso, o aparecimento dessa bicamada, se dá devido as interações intermoleculares entre os fosfolipídios, somada polarização do meio, que por sua vez é polar, fazendo com que a cabeça da estrutura (parte polar), aponte para o citoplasma – líquido interno composto basicamente de água – e para o interstício – solução aquosa externa –, e a calda da estrutura (parte apolar) tente se esconder tanto do meio externo quanto do meio interno. Dessa forma é possível encontrar uma estrutura parecida com a que é mostrada logo abaixo:

Para entender melhor o processo explicado acima, deve entender a estrutura química de um fosfolipídio. Também chamados de glicerofosfolipídios, são estruturas que apresentam duas caldas de ácidos graxos hidrofóbicos (molécula apolar), ligados por meio de um glicerol a uma cabeça hidrofílica que possui um grupamento fosfato (molécula polar). Além disso, é possível encontrar também um insaturação em uma das caldas dessa estrutura, fazendo com que ela não seja totalmente fechada, possuindo algumas fendas que possibilitam a entra e a saída de água.

 

Para finalizar, o lipopolissacarídeo é uma molécula constituída de um lipídio e por um polissacarídeo ligados por uma ligação covalente. Sua principal função é proteger a membrana bacteriana de certos ataques químicos e como já dito anteriormente se localiza na parte mais externa da bactéria, se ligando a cabeça hidrofílica dos fosfolipídios devido as hidroxilas presentes em sua composição.

 

Diante toda essa explicação demonstrada acima e voltando a técnica de nanotecnologia citada anteriormente, podemos finalmente dizer que ao interagir uma nanopartícula de silício recoberta por antibiótico com uma bactéria gram-negativa, ocorrerá a desestabilização dos lipopolissacarídeos por intermédio das interações entre as hidroxilas de ambas as substâncias, destruindo assim a defesa bacteriana contra ataques químicos, possibilitando a chegada de antibióticos nas membranas plasmáticas, destruindo, ou inibindo assim a bactéria por completo.