image: Después de exponer la penicilina activada por la luz a la luz verde, se formó un límite claro: la mitad de la placa estaba esterilizada y la otra mitad, repleta de crecimiento bacteriano de E. coli. view more
Credit: Adaptado de ACS Central Science 2025, DOI: 10.1021/acscentsci.5c00437
Para tratar las infecciones bacterianas, los profesionales médicos recetan antibióticos. Pero el organismo no utiliza todos los medicamentos activos. Parte de ellos acaban en las aguas residuales, donde pueden desarrollarse bacterias resistentes a los antibióticos. Ahora, para conseguir un tratamiento antibiótico más eficaz, un grupo de investigadores que publica en ACS Central Science ha modificado la penicilina para que solo se active con luz verde. En las primeras pruebas, el método controló con precisión el crecimiento bacteriano y mejoró la supervivencia de los insectos infectados.
«El control de la actividad del fármaco mediante la luz hará posible el tratamiento preciso y seguro de las infecciones localizadas», afirma Wiktor Szymanski, autor correspondiente del estudio. «Además, debido a que existen distintos colores de luz, tenemos la posibilidad de mejorar el control espacial de la actividad de los fármacos».
Los científicos pueden añadir una molécula sensible a la luz a los compuestos del fármaco para mantenerlos inactivos en el organismo hasta que se necesiten. Cuando la luz se proyecta sobre un compuesto modificado, la molécula extra se desprende y libera el fármaco activo. Este proceso permite a los científicos controlar con precisión cuándo y dónde se activan los fármacos. Las anteriores etiquetas reactivas a la luz, como la cumarina, que se añade a la naloxona, un agente de reversión de opiáceos, requieren luz azul o ultravioleta de alta energía para poner en marcha el proceso. Pero las etiquetas moleculares creadas a partir de otros compuestos de cumarina pueden liberarse con luz verde, que es menos intensa. Por ello, Albert Schulte y Jorrit Schoenmakers, junto con sus supervisores y colegas, quisieron desarrollar modificaciones basadas en la cumarina para crear antibióticos que se activaran con la luz.
En primer lugar, los investigadores unieron una molécula basada en la cumarina a la parte de la penicilina que actúa sobre las paredes celulares bacterianas, lo que volvía inerte al antibiótico. Al exponerla a la luz verde, la nueva molécula se desprendía y activaba la penicilina. Los primeros experimentos con bacterias cultivadas en placas de Petri revelaron que la exposición de la penicilina modificada a la luz verde inhibió significativamente la formación de colonias de E. coli y el desarrollo de biopelícula de Staphylococcus epidermidis. A continuación, los investigadores trataron larvas de polilla de la cera infectadas con Staphylococcus aureus, que tienen defensas inmunitarias similares a las de los humanos, con una inyección de penicilina modificada seguida de terapia con luz verde. Las larvas tratadas mejoraron su tasa de supervivencia (60 %) en comparación con las larvas infectadas que no recibieron tratamiento (30 %). Según los investigadores, estas observaciones demuestran el éxito de la prueba de concepto en organismos vivos.
Los investigadores añaden que estos resultados son prometedores para futuros trabajos que podrían ampliar el sistema a varios haces de luz y diferentes colores de luz para controlar la actividad antibiótica en organismos vivos más grandes, incluidos los seres humanos.
Los autores reconocen la financiación de una Subvención ERC Advanced Investigator, del Programa Gravitation del Ministerio de Educación, Cultura y Ciencia de los Países Bajos, y de la Escuela de Posgrado en Ciencias Médicas de la Universidad de Groningen.
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Journal
ACS Central Science
Article Title
Green-Light-Activatable Penicillin for Light-Dependent Spatial Control of Bacterial Growth, Biofilm Formation, and In Vivo Infection Treatment
Article Publication Date
11-Jun-2025