Quizá el término “nanopartículas de plata” no nos sea muy familiar, sin embargo, es muy probable que incluso usted las tenga en casa. Si en alguna ocasión ha desinfectado verduras con gotitas de una solución color café (vendidas bajo diferentes marcas comerciales), es posible que haya tenido entre sus manos una solución de nanopartículas de plata, aunque cabe aclarar que, en estas soluciones comerciales, las partículas no siempre son de tamaño nanométrico (Kumar y Goia, 2020). Esta solución es llamada “plata coloidal” porque contiene partículas de plata suspendidas, formando un coloide. Para comprender qué son las nanopartículas de plata y cuál es su importancia biomédica, ahondemos un poco en ciertos conceptos.

     La nanotecnología se encarga del estudio y la manipulación de la materia a nivel atómico y nanométrico, diseñando y desarrollando nanopartículas; es decir, estructuras que en al menos una de sus dimensiones presentan un tamaño de 1-100 nanómetros (1 nm equivale a una millonésima parte de un milímetro, 1×10^-9 m). Estas estructuras son tan pequeñas que, si consideráramos el ancho promedio de un cabello humano, este estaría conformado por unas 80,000 partículas cuyo diámetro sea de 1 nm. A nivel nanométrico, se observan propiedades físicas y químicas que pueden variar drásticamente respecto a las que presenta la materia a gran escala, comúnmente llamada bulk. Esto se debe a que las nanopartículas (que están formadas por apenas unos cientos o miles de átomos) presentan un mayor radio de área superficial respecto a su volumen, lo que hace que los fenómenos atómicos y superficiales se vuelvan más importantes en esta escala de la materia.

     Las propiedades de cada tipo de nanopartícula dependerán de su composición, estructura, forma y tamaño (Abbas et al., 2024). Por ejemplo, si uno observa una pieza de joyería de plata, esta presentará el típico color plateado. Si consideramos ahora una partícula muy pequeñita del mismo metal, es decir, una nanopartícula de plata, cabría esperar que sea exactamente del mismo color; sin embargo, las soluciones coloidales de nanopartículas de plata presentan colores amarillo, naranja, verde, azul, morado, café, entre otros (Power et al., 2011). Lo anterior ocurre debido al fenómeno de resonancia de plasmón superficial, en el cual los electrones de los átomos de la nanopartícula metálica oscilan dentro del campo alternante del espectro electromagnético de la luz visible, haciendo que presenten su color dependiendo de la composición, forma y tamaño.

     Debido a las destacadas propiedades físicas y químicas de las nanopartículas de metales nobles como oro, plata, platino, cobalto, paladio, entre otros, estas han sido utilizadas en catálisis, dispositivos nanométricos y nanomedicina. De estos metales, el oro y la plata han sido los más ampliamente utilizados debido a que logran presentar una mayor estabilidad en solución, siendo la plata la opción más asequible. El uso de nanopartículas de plata ha sido de gran importancia en aplicaciones biomédicas, tales como agentes antibacterianos, antivirales y antifúngicos; en materiales para restauración y regeneración de tejidos, revestimientos para biomateriales y dispositivos médicos, sistemas de liberación de fármacos, plataformas de detección y diagnóstico, así como algunas otras alternativas terapéuticas mejoradas que aprovechan sus propiedades antimicrobianas y anticancerígenas. También han encontrado uso en diversos tipos de materiales, como cemento óseo para huesos fracturados, membranas, implantes dentales y dentaduras postizas, catéteres e hidrogeles para inhibir o reducir el crecimiento de agentes patógenos (Meher et al., 2024).

 

NANOPARTÍCULAS DE PLATA COMO AGENTES ANTIMICROBIANOS

 

El uso de la plata como agente antibacteriano ha sido reconocido desde hace siglos, cayendo en desuso debido a la identificación de algunas cepas resistentes a la plata. Esto dio paso a un mayor desarrollo de los antibióticos; sin embargo, debido a un uso inadecuado de los mismos, las bacterias han desarrollado resistencia a múltiples medicamentos, generando “superbacterias” cuyo tratamiento implica todo un desafío. Los intentos por descubrir nuevos fármacos para atacar a estas superbacterias condujeron nuevamente a la investigación y uso de las nanopartículas de plata. La capacidad antibacteriana de estas nanopartículas se atribuye a diversos factores que incluyen su tamaño, forma, estabilidad coloidal, composición, recubrimiento, radio superficie/volumen, entre otros que, cuando se ajustan correctamente, pueden contribuir a generar un perfil inhibidor de amplio espectro contra varios microbios patógenos (Prasher et al., 2018).

     La acción antibacteriana de las nanopartículas de plata es causada por varios mecanismos generalmente aceptados: contacto directo con la pared celular de la bacteria, emisión de iones Ag⁺, disrupción de varias rutas metabólicas, generación de especies reactivas de oxígeno, genotoxicidad, alteración de la pared celular y del citoplasma, inhibición de la replicación del ADN bacteriano, alteración en la permeabilidad de la membrana bacteriana y de su intercambio iónico. Las nanopartículas de plata se pueden emplear solas, o bien, combinadas con algunos antibióticos conocidos para incrementar y ampliar su efecto. Por ejemplo, se han unido a rifampicina para el tratamiento de tuberculosis (Tăbăran et al., 2020). Acopladas a algunos otros antibióticos convencionales, las nanopartículas de plata han sido más eficientes contra bacterias como Propionibacterium acnes, Pseudomonas aeruginosa y Klebsiella pneumoniae (Meher et al., 2024).

     Por otro lado, las nanopartículas de plata han demostrado ser agentes antivirales eficientes. La forma en que actúan podría ser vía intracelular, bloqueando la replicación del virus, o vía extracelular, bloqueando la entrada viral, que podrá ser distinta según el tipo de virus. Las nanopartículas de plata han mostrado buena actividad antiviral contra diversos tipos de coronavirus, influenza, adenovirus, herpes simple, VIH, entre otros (Jain et al., 2021).

 

NANOPARTÍCULAS DE PLATA PARA CURACIÓN DE HERIDAS

 

Las heridas crónicas siguen siendo un gran problema de salud pública. Su curación es un proceso que puede ser obstaculizado por factores como infecciones bacterianas, condiciones comórbidas, edad y estilo de vida.

     La terapia de heridas se basa actualmente en el uso de antibióticos a largo plazo, y se ha visto limitada por varios factores, incluidos la eficacia misma de los tratamientos, su posible toxicidad, así como el riesgo de infecciones oportunistas. Las nanopartículas de plata, y sobre todo aquellas que se obtienen con extractos vegetales, pueden proporcionar plataformas sostenibles para desarrollar soluciones confiables, rentables e innovadoras, debido a sus propiedades antibacterianas y antiinflamatorias. Asimismo, las nanopartículas pueden ser combinadas con otros medicamentos, a fin de que sirvan como sistemas acarreadores de fármacos que ayuden en la curación de heridas. Estas nanopartículas ofrecen actividades antimicrobianas de amplio espectro contra infecciones polimicrobianas, biopelículas (capas de bacterias) y patógenos resistentes a los antibióticos, reduciendo así la inflamación patológica y estimulando la reparación de los tejidos. Sin embargo, también deben tomarse en cuenta los posibles efectos adversos, como citotoxicidad para las células sanas, estrés oxidativo, retraso en la cicatrización de heridas y el potencial desarrollo de resistencia antimicrobiana, por lo cual se subraya la necesidad de que sigan siendo estudiadas y de que su uso sea regulado (Oselusi et al., 2024).

 

NANOPARTÍCULAS DE PLATA COMO ANTICANCERÍGENOS

 

Las células cancerígenas evaden la muerte celular programada (apoptosis) y continúan proliferándose, siendo este el foco principal en el desarrollo de terapias contra el cáncer. El proceso de apoptosis presenta varias etapas: la activación de la proteína apoptótica, daño en el ADN, degradación de la mitocondria, formación del apoptosoma y finalmente el encogimiento celular. Las nanopartículas de plata muestran actividad sobre algunas de estas áreas, presentando actividad anticancerígena. Investigaciones recientes establecen que estas nanopartículas funcionan mayormente incrementando las especies reactivas de oxígeno, aumentando el estrés oxidativo y la destrucción del ADN. Las nanopartículas de plata han demostrado tener actividad citotóxica contra células cancerígenas de pulmón y próstata, entre otras. No obstante, aún se requieren más estudios para generar sistemas óptimos de nanopartículas, que puedan liberar fármacos de manera controlada y que puedan ser dirigidos específicamente a las células cancerígenas, así como estudios a largo plazo para evaluar el desempeño y toxicidad de las nanopartículas de plata en el organismo (Jain et al., 2021).

 

NANOPARTÍCULAS DE PLATA EN EL TRATAMIENTO DE DIABETES

 

La diabetes mellitus es una enfermedad donde existe un mal funcionamiento de la insulina y un elevado nivel de azúcar en sangre. El uso de las nanopartículas de plata en el tratamiento de diabetes mellitus ha ido ganando importancia en los últimos años.

     Estudios recientes han demostrado que estas nanopartículas tienen la capacidad de modular algunos pasos clave en la patogénesis de la diabetes. Adicionalmente, ayudan a mejorar la sensibilidad a la insulina, reducen el estrés oxidativo y apoyan a la función de las células beta pancreáticas. Al mismo tiempo, sus propiedades antimicrobianas son particularmente benéficas para los pacientes diabéticos, que son propensos a infecciones. Las nanopartículas de plata pueden ser además utilizadas como acarreadores de fármacos antidiabéticos, mejorando la biodisponibilidad de dichos medicamentos, disminuyendo sus efectos secundarios y mejorando la eficacia de los tratamientos convencionales. No obstante, es importante seguir llevando a cabo investigaciones que permitan optimizar las propiedades de las nanopartículas, a fin de mejorar su biocompatibilidad, evitando posibles problemas de toxicidad (Paul et al., 2024).

 

NANOPARTÍCULAS DE PLATA EN BIOSENSORES, BIOIMAGEN Y OTROS MATERIALES

 

Las nanopartículas de plata tienen propiedades ópticas distintivas que les permiten ser utilizadas en biosensores (dispositivos para identificar algún parámetro biológico o químico) y en aplicaciones de bioimagen (imágenes que permiten ver el interior de un organismo y sus funciones biológicas). Debido al fenómeno de resonancia de plasmón superficial que presentan, y a la relativa facilidad para modular su superficie, las nanopartículas de plata tienen un gran potencial para la obtención de bioimágenes de ciertas proteínas, ADN y células tumorales. Como biosensores, estas nanopartículas presentan una alta sensibilidad a la presencia de algunas biomoléculas como ADN y anticuerpos.

     Aprovechando las propiedades antibacterianas de las nanopartículas de plata, se han integrado a diversos materiales dentales, tales como resinas acrílicas, implantes, restauraciones de porcelana, empastes dentales, entre otros, para inducir restauración e inhibir la presencia de patógenos.

     Varios estudios publicados han aprovechado las capacidades de curación y regeneración de las nanopartículas para potenciar la curación de huesos. Algunos puntos clave en en este tema son la inducción de la diferenciación de osteoblastos, el favorecimiento de la proliferación de las células madre mesenquimales (importantes para fabricar y reparar tejido esquelético) y el aprovechamiento de las propiedades antiinflamatorias de las nanopartículas de plata. Por ejemplo, un experimento in vitro demostró que las nanopartículas de plata pueden incrementar la proliferación de las células mesenquimales hasta en 2.5 veces más de lo esperado (Eker et al., 2024).

 

CONCLUSIÓN

 

Las nanopartículas de plata poseen propiedades físicas y químicas que les permiten tener una amplia variedad de aplicaciones biomédicas. Estas nanopartículas son uno de los agentes antimicrobianos más eficientes; presentan una buena interacción con las membranas de las células e influencian los parámetros intracelulares. Estos atributos las hacen muy valiosas para ser utilizadas en aplicaciones como agentes antibacterianos, antivirales y antifúngicos, así como en el tratamiento de diversas enfermedades como cáncer o diabetes, también para curación de heridas, dispositivos dentales y médicos como mascarillas quirúrgicas o materiales textiles; propiedades como la resonancia de plasmón superficial y la relativa sencillez con la que su superficie puede ser modulada, les permite a las nanopartículas de plata ser utilizadas en bioimagen o como biosensores. A pesar de todas sus ventajas, es importante reconocer que las nanopartículas de plata pueden presentar un potencial de toxicidad elevado, lo que dificulta la flexibilidad en sus aplicaciones. Su toxicidad estará mayormente determinada por la concentración y el tamaño de las nanopartículas.

     Por lo tanto, para favorecer el correcto funcionamiento de las nanopartículas de plata en las aplicaciones biomédicas, es preciso afinar y establecer de forma correcta diversos parámetros como área superficial, tamaño y concentración de las nanopartículas, así como su posible combinación con otras moléculas (Paul et al., 2024). De aquí la importancia del desarrollo de la nanotecnología, la cual, eventualmente, nos permitirá el acceso a nuevas y mejores tecnologías de nanopartículas de plata, cuyas propiedades puedan ser aprovechadas al máximo.

 

REFERENCIAS

 

Abbas, R, Luo J, Qi X et al. (2024). Silver Nanoparticles: Synthesis, Structure, Properties and Applications. Nanomaterials 14(17):1425.

Eker F, Duman H, Akdaşçi E et al. (2024). Silver Nanoparticles in Therapeutics and Beyond: A Review of Mechanism Insights and Applications. Nanomaterials 14(20):1618.

Jain N, Jain P, Rajput D and Patil UK (2021). Green synthesized plant-based silver nanoparticles: therapeutic prospective for anticancer and antiviral activity. Micro and Nano Systems Letters 9(1):5.

Kumar A and Goia DV (2020). Comparative Analysis of Commercial Colloidal Silver Products. International Journal of Nanomedicine 15:10425-10434.

Meher A, Tandi A, Moharana S et al. (2024). Silver nanoparticle for biomedical applications: A review. Hybrid Advances 6:100184.

Oselusi SO, Sibuyi NRS, Meyer M and Madiehe AM (2024). Phytonanotherapeutic Applications of Plant Extract-Synthesized Silver Nanoparticles in Wound Healing-a Prospective Overview. BioNanoScience 14(3):3455-3475.

Paul S, Sarkar I, Sarkar N et al. (2024). Silver nanoparticles in diabetes mellitus: therapeutic potential and mechanistic insights. Bulletin of the National Research Centre 48(1):33.

Power AC, Betts AJ and Cassidy JF (2011). Non aggregated colloidal silver nanoparticles for surface enhanced resonance Raman spectroscopy. The Analyst 136(13):2794.

Prasher P, Singh M and Mudila H (2018). Silver nanoparticles as antimicrobial therapeutics: current perspectives and future challenges. 3 Biotech 8(10):411.

Tăbăran A-F, Matea CT, Mocan T et al. (2020). Silver Nanoparticles for the Therapy of Tuberculosis. International Journal of Nanomedicine 15:2231-2258.