Formulación de un revestimiento antimicrobiano resistente al agua basado en el adhesivo de los mejillones del género Mytilus y el péptido pEM-2 derivado del veneno de la serpiente Bothrops asper para la prevención de infecciones asociadas a superficies de titanio

Abstract

La prevalencia de biopelículas en las superficies de dispositivos de implantes médicos ha centrado la atención en el aumento de la resistencia a los antibióticos, por lo que existe una necesidad urgente de desarrollar nuevos agentes antimicrobianos capaces de ser utilizados en este tipo de superficies para así reducir el riesgo de infecciones postoperatorias asociadas a implantes ortopédicos. Los péptidos antimicrobianos (AMP) son candidatos atractivos como agentes terapéuticos, porque (i) poseen un amplio rango de actividad contra bacterias (incluidas cepas resistentes a múltiples fármacos), hongos y virus, y (ii) pueden actuar rápidamente a través de mecanismos membranolíticos inespecíficos y/o actuando sobre objetivos intracelulares, lo que aparentemente reduce el desarrollo de resistencia. Los AMPs puede ser inmovilizados en superficies, con la idea de otorgar mayor versatilidad a sus aplicaciones; por ejemplo, pueden ser unidos a superficies de titanio, siendo éste el material más ampliamente usado en dispositivos médicos, con la finalidad de hacerlos más seguros. Existen múltiples metodologías para la modificación de estas superficies, siempre buscándose conservar la biocompatibilidad y seguridad, y en este sentido surge la idea de explorar el mecanismo de adhesión de los mejillones como una alternativa de origen natural. Los mejillones del género Mytilus se caracterizan por adherirse de forma eficiente a una amplia variedad de superficies tanto orgánicas como inorgánicas y metálicas. Esto se debe a la presencia de una serie de proteínas adhesivas denominadas mussel foot proteins (Mfps), que sufren modificaciones postraduccionales que consisten en la adición de un segundo grupo hidroxilo al anillo aromático del aminoácido tirosina para convertirse en dihidroxifenilalanina (DOPA), la cual le permite interacciones electrostáticas estables con diferentes superficies e incluso enlace metálico con superficies de titanio. En este trabajo se ha propuesto el diseño y síntesis de péptidos bifuncionales basados en las secuencias de las proteínas adhesivas de pie de mejillón (Mfp-1, Mfp-3 y Mfp-5) unidos a un péptido antimicrobiano derivado de la fosfolipasa A2, presente en el veneno de la serpiente Bothrops asper, denominado pEM-2. Análisis de microbalanza de cristal de cuarzo demostraron que tres de las secuencias bifuncionales seleccionadas poseen propiedades adhesivas sobre superficies de titanio, confiriéndole además propiedades antifouling a la superficie, previniendo la adhesión de la proteína albúmina de suero bovino hasta en un 63%. Estos péptidos bifuncionales y sus análogos adhesivos (sin la secuencia del antimicrobiano pEM-2), fueron empleados para la realización de ensayos antimicrobianos sobre superficies de titanio contra Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis y, si bien las propiedades bactericidas del pEM-2 se ven impedidas producto de la unión a superficie, todos los péptidos demostraron tener propiedades antifouling contra ambas bacterias, previniendo la unión de S. aureus y S. epidermidis hasta en un 76% y 45%, respectivamente. Siendo éstas las principales bacterias causales de las complicaciones postoperatorias en cirugía ortopédica, los resultados indican que estos revestimientos podrías ser proyectados como una posible protección contra patógenos sobre superficies de titanio.