La hipertermia mediada por nanopartículas de óxido de hierro estimula la dispersión en biofilms bacterianos y mejora la eficacia de los antibióticos

La fase de dispersión que completa el ciclo de vida del biofilm es de particular interés por su potencial para eliminar infecciones de biofilm recalcitrantes y tolerantes a antimicrobianos. Aquí encontramos que la temperatura es una señal para la dispersión del biofilm y un aumento de 5 °C o más puede inducir el desprendimiento de biofilms de Pseudomonas aeruginosa. Se encontró que los aumentos de temperatura disminuían la biomasa del biofilm y aumentaban el número de células viables en suspensión libre. La respuesta de dispersión parecía involucrar el mensajero secundario cíclico di-GMP, que es central en una red genética que rige las transiciones de móviles a sésiles en las bacterias. Además, utilizamos nanopartículas de óxido de hierro estabilizadas con poli((oligo(éster de etileno glicol) metilo acrilato)-bloque-poli(fosfato de monoacrilato de etilo)-POEGA-b-PMAEP@IONPs) para inducir hipertermia local en biofilms establecidos al exponerlos a un campo magnético. Las nanopartículas POEGA-b-PMAEP@IONPs no fueron tóxicas para las bacterias y al calentarse indujeron el desprendimiento de células del biofilm. Finalmente, los tratamientos combinados de POEGA-b-PMAEP@IONPs y el antibiótico gentamicina redujeron en 2-log el número de unidades formadoras de colonias tanto en las fases de biofilm como de plancton después de 20 minutos, lo que representa un aumento de 3.2 y 4.1 veces en la eficacia contra células de plancton y biofilm, respectivamente, en comparación con la gentamicina sola. El uso de nanopartículas de óxido de hierro para dispersar biofilms puede encontrar amplias aplicaciones en una variedad de entornos clínicos e industriales.