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Basis of Antisepsy, Disinfection and Sterilization

Chlorhexidine

How to desinfect fruits and vegetables?

Sterilization

UN DISPARO CONTRA LAS INFECCIONES

UN DISPARO CONTRA LAS INFECCIONES

Ojeda-Arrona MA¹, Ortega-Landin RM¹, Reyes-Pérez AA¹, Rivera-Chávez MJ², Urzúa-González AR².

1. Estudiantes de la licenciatura en Médico Cirujano, 6to semestre, Departamento de Medicina y Nutrición, División de Ciencias de la Salud, Universidad de Guanajuato, México.
2. Coordinadores del Módulo de Medicina Interna de Fase 2, de la licenciatura en Médico Cirujano, Departamento de Medicina y Nutrición, División de Ciencias de la Salud, Universidad de Guanajuato, México.

Resumen. La desinfección fotónica selectiva, representa una nueva estrategia que emplea un único rayo láser de pulso ultracorto para matar virus, bacterias y otros patógenos evitando así la resistencia antimicrobiana. Es importante destacar que se daña selectivamente un componente crítico de los patógenos, al tiempo que deja intactos otros materiales, incluidas las células humanas y las proteínas. En este artículo analizamos la función del láser y las aplicaciones futuras que pudiera tener esta nueva tecnología.

Palabras clave. Desinfección, láser, selectiva, patógenos, resistencia antimicrobiana.

Abstract. Selective photon disinfection represents a new strategy that employs a unique ultrashort pulse laser beam to kill viruses, bacteria and other pathogens thus preventing antimicrobial resistance. Importantly, a critical component of pathogens is selectively damaged, while leaving other materials intact, including human cells and proteins. In this article we analyze the function of the laser and the future applications that this new technology could have.

Keywords. Disinfection, laser, selective, pathogens, antimicrobial resistance.

Resumo. A desinfecção seletiva de fótons representa uma nova estratégia que emprega um exclusivo feixe de laser de pulsos ultracurtos para matar vírus, bactérias e outros patógenos, evitando assim a resistência antimicrobiana. Importante, um componente crítico de patógenos é seletivamente danificado, deixando outros materiais intactos, incluindo células humanas e proteínas. Neste artigo analisamos a função do laser e as futuras aplicações que esta nova tecnologia poderia ter.

Palavras chave. Desinfecção, laser, seletiva, patógenos, resistência antimicrobiana.


INTRODUCCION.

En el mundo en el que vivimos nos enfrentamos todos los días a una guerra contra organismos microscópicos capaces de causar infección, conocidos como patógenos (virus y bacterias, principalmente). Los virus (imagen 1) son agentes infecciosos más pequeños que necesitan de una célula para sobrevivir; se conforman de un ADN¹ y ARN² (ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico, respectivamente) que componen la información y el centro de mando del microorganismo, rodeados de una capa denominada cápside, que los protege y ayuda a sobrevivir. Las bacterias (imagen 2) son organismos más complejos; poseen una membrana que las defiende y participa en su metabolismo, también es la estructura que nos ayuda a clasificarlas: las que poseen una membrana gruesa y capa externa suelen ser más difíciles de combatir, mientras que aquellas con membrana delgada son más propensas a daño.

 

Imagen 1

Imagen 2

 

Aunque no somos conscientes de ello, el cuerpo humano está en guardia constante contra este tipo de agresores y ha desarrollado mecanismos de defensa para combatirlos: el sistema inmunológico. Sin embargo, en algunas ocasiones éste no basta, por lo que se ha enfrentado la necesidad de crear alternativas para atacarlos; así surgieron los antimicrobianos, sustancias capaces de reducir la presencia de patógenos, como bacterias o algún otro microorganismo. Infortunadamente el uso desmedido de éstos ha producido que los microorganismos creen mecanismos de defensa y sufran cambios que los protegen, lo que se conoce como resistencia a los antimicrobianos.

Desarrollo.

La resistencia a los antimicrobianos está en aumento, convirtiéndose en uno de los principales problemas de salud pública, ya que ha causado que infecciones que antes eran fácilmente tratables se vuelvan mortales. Además de que, sin antimicrobianos eficaces para prevenir y tratar las infecciones, intervenciones como el trasplante de órganos, la quimioterapia o cualquier cirugía se convertirían en procedimientos de alto riesgo.

Recientemente, se han investigado nuevas técnicas para la eliminación de agentes infecciosos más precisas y específicas; una de ellas, la desinfección fotónica selectiva, que emplea un láser pulsado ultracorto, ha demostrado ser una nueva opción de tratamiento. Para comprender mejor el nuevo método es importante entender su mecanismo de acción, así como sus alcances y limitaciones.

El láser tiene un mecanismo de acción físico, es decir, la estrategia está dirigida a las propiedades mecánicas fundamentales de los virus y bacterias, sin importar las mutaciones que pudieran tener; es por esto, que logra alcanzar un alto porcentaje de eficacia contra agentes que suelen ser difíciles de combatir por otros métodos. Su importancia radica en que no agrega ninguna sustancia química, posteriormente difícil de eliminar, además de que no altera la función de la sangre (Imagen 3), ya que se ha comprobado que las células sanguíneas se mantienen intactas después del tratamiento.

 

Imagen 3

 

También se ha evaluado el uso del láser en los cultivos que se llevan a cabo en el laboratorio. Éstos se utilizan con el fin de hacer crecer microorganismos con técnicas de resguardo y en las cuales, se busca identificar un patógeno en específico en muestras biológicas extraídas del individuo estudiado; desafortunadamente, algunos organismos denominados como oportunistas, (ya que suelen dañar a un individuo solo cuando éste tiene alguna anomalía con su sistema inmune) tienden a invadir los cultivos provocando que el examen arroje resultados erróneos. La promesa del láser se encuentra en la supresión de los patógenos oportunistas, asegurando un medio de cultivo más selectivo y con resultados más certeros.

El láser centra sus impulsos directamente en la cápside de los virus, un sitio de ataque fundamental, pues, si ésta resulta dañada, el ADN o ARN sufren alteraciones, inactivándose (Imagen 4).

 

Imagen 4

 

Experimentalmente se ha demostrado que inactiva de manera importante la cantidad de virus en una muestra, arrojando como resultado una disminución del 99% en el virus de la hepatitis A, así como del citomegalovirus, el cual es responsable de infecciones de vías respiratorias.

En cuanto a las bacterias, el láser envía sus impulsos directamente al ADN, produciendo que la información que ahí se guarda sea más propensa al daño por las ondas, convirtiendo a la bacteria en disfuncional. Por ejemplo, se demostró que la irradiación por una hora con láser, puede inhibir el crecimiento y la integridad de la membrana de la bacteria E. Coli, que es la causa más común de infecciones urinarias y gastrointestinales.

El punto esencial en el tratamiento con laser yace en que los virus y bacterias son propensos a daño con determinadas cargas de impulsos, por lo que para atacarlas de una manera altamente selectiva, es necesario investigar su rango particular. Lo anterior explica por qué las células humanas no suelen ser afectadas durante su uso, ya que se requiere una carga de impulso diferente a la que se utiliza contra los microorganismos que deseamos agredir.

Y contra la gripe… ¿Lo podemos utilizar?

Hoy en día una de las grandes preocupaciones del sector salud es el control de la Influenza, una enfermedad aguda que ataca a las vías respiratorias y que se contagia al inhalar pequeñas gotas que se expulsan al hablar, toser o estornudar. Entre las mejores armas para la protección se encuentran las vacunas, encargadas del entrenamiento del sistema inmune, quienes, al engañarlo y hacerle creer que el virus lo está invadiendo, lo obligan a crear una estrategia de defensa.

Por tanto, se ha evaluado el alcance de la utilización del láser de pulso ultracorto para la generación de vacunas más eficientes. La inactivación con láser aumenta la eficacia de esta vacuna, a tal grado que la dosis es aproximadamente diez veces menor a la requerida en la vacunación convencional; también se observa un mayor desarrollo de defensas específicas. A su vez, existiría un riesgo mínimo de mutación genética por parte del virus para evadir el mecanismo de acción del láser. (Imagen 5)

 

Imagen 5

 

Un “Rayo/Laser” de esperanza para la defensa del VIH

El virus de inmunodeficiencia humana (VIH) sigue representado un verdadero desafío, ya que éste ataca directamente a su agresor: el sistema inmune. El virus tiene la capacidad de internalizarse a las células inmunitarias y afectar la “maquinaria de producción” para lograr que éstas empiecen a producir copias del virus, las cuales, al salir de la célula, toman parte de su cubierta como protección, disfrazándose para poder entrar a otra célula sin ser reconocidas ni rechazadas como patógenas.

A pesar de los esfuerzos e investigaciones para el tratamiento de esta enfermedad se encuentra como limitación la increíble capacidad de mutación del virus y su facultad de evadir las estrategias terapéuticas. La desinfección fotónica selectiva emplea un láser para inducir vibraciones mecánicas a la cápside vírica y provocar daño o desintegración, consiguiendo así una pérdida de infectividad viral.

Conclusión

La desinfección fotónica selectiva es una nueva tecnología que aparece para revolucionar la historia de la medicina y la eliminación de patógenos. Recalcando las ventajas de este avance:

• Daña un componente clave en los patógenos. Ataca selectivamente la cápside viral y el ADN bacteriano, inhibiendo así la capacidad de infección de estos microorganismos y, al mismo tiempo, dejando intactos otros materiales como la sangre o las células.

• Es imposible que exista resistencia a este tratamiento. La forma en que actúa el láser hace virtualmente inexistente la mutación genética, causante actual de la resistencia a los antimicrobianos.

• Posee una amplia gama de utilidades, como la desinfección de los elementos sanguíneos en transfusión, la elaboración de vacunas y, en el ámbito laboratorial, la correcta esterilización de los instrumentos para prevenir la contaminación.

Aunque hasta el momento la desinfección fotónica selectiva es una de las estrategias más esperanzadoras contra los patógenos, aún restan incluso años de investigación y mayor cantidad de pruebas para constatar y asegurar la efectividad de esta terapia.

BIBLIOGRAFIA.

Tsen, SWD , y Tsen, KT (2016). Desinfección fotónica selectiva: un rayo de esperanza en la guerra contra los patógenos . Editores de Morgan y Claypool.

Tsen, SWD., Kingsley, DH., & Kibler, K.. (2014). Pathogen Reduction in Human Plasma Using an Ultrashort Pulsed Laser. Marzo 21, 2018, de PLOS

Shaw-Wei, D., Tzyy, W., & Kong-Thon T.. (2012). Prospects for a novel ultrashort pulsed laser technology for pathogen inactivation. Marzo 20, 2018, de Journal of Biomedical Science

Tsen, SWD, Donthi, N., La, V., Hsieh, WH, Li, YD, Knoff, J. , ... Tsen, KT (2015). Vacuna contra el virus de la influenza entera inactivada sin productos químicos preparada mediante tratamiento con láser pulsado ultracorto . Journal of Biomedical Optics , 20 (5), [051008].

Tsen, KT , Tsen, SWD, Hung, CF, Wu, TC, Kibler, K. , Jacobs, B. , y Kiang, JG (2009). Inactivación selectiva del Virus de Inmunodeficiencia Humana con un láser pulsado ultracorto . En progreso en óptica e imágenes biomédicas

Lu, C. H., Lin, K. H., Hsu, Y. Y., Tsen, K. T., & Kuan, Y. S. (2014). Inhibition of Escherichia coli respiratory enzymes by short visible femtosecond laser irradiation. Journal of Physic.

Tsen, S. W. D., Chapa, T., Beatty, W., Xu, B., Tsen, K. T., & Achilefu, S. (2014). Ultrashort pulsed laser treatment inactivates viruses by inhibiting viral replication and transcription in the host nucleus. Antiviral Research, 110, 70-76.