Cobre como superficie antimicrobiana, ¿podría eliminar el coronavirus?

in #hive-1963875 months ago (edited)

Saludos amigos. Hace unos días revisa información sobre el coronavirus y me topé con un artículo que describía que el cobre podía matar virus, incluso podría eliminar el coronavirus, ya que se ha probado con efectividad en virus de la misma familia de los corona. Y en estos momentos en el que el mundo se centra en esta pandemia, se buscan aceleradamente tratamientos médicos y vacunas para eliminar el virus, se deben buscar también diversas formas de frenar la propagación de este virus y muchos otros. Pero este conocimiento no es nuevo y déjenme contarles un poco de lo que pude revisar.

Imagen editada por @emiliomoron. Fuentes originales: cobre, CC0 y virus, licencia pixabay.

Como sabemos el cobre es uno de los metales que más nos ha acompañado desde la antigüedad, puede remontarse hasta 5 o 6 milenios a.C, quizás porque podemos manipularlo en su forma metálica nativa, es decir, no requiere de fundición; luego, con el dominio de la metalurgia apareció el bronce, una aleación de cobre y estaño, lo que definió toda una era de más de 3 siglos, siendo empañada con la aparición de la forja del hierro, lo que marco la finalización de la edad del bronce. Conocemos muy bien la existencia de una gran cantidad de artículos de cobre y bronce, contamos de artículos de cocina, adornos y armas, pero quizás las propiedades médicas del cobre y sus aleaciones son menos conocidas, y la verdad es que se remontan desde bastante tiempo atrás. El uso médico más antiguo se encontró descrito en el papiro de Smith, un texto egipcio que data de aproximadamente 2000 años a.C en el que se describe el uso del cobre para esterilizar heridas en el pecho y desinfectar el agua potable. Griegos y romanos también aplicaron cobre y algunas de sus formas para el tratamiento de dolores de quemaduras, lombrices intestinales e infecciones. Su uso como agente antimicrobiano se generalizo en la medicina del siglo XIX, y se recetaba para el tratamiento de eccema, lupus, infecciones tuberculosas entre otras; y su aplicación siguió de forma continuada hasta la aparición de los antibioticos[1].

En la última década hemos visto una revitalización en la investigación de la capacidad antimicrobiana de este elemento, encontrándose nuevos estudios de laboratorio y a nivel clínico para demostrar su efectividad como superficie antimicrobiana.

Acción del cobre, esencial y tóxico

Quizás tengamos algo de conocimiento que el cobre forma parte de los oligoelementos esenciales para la mayoría de los organismos vivos. Se sabe de la existencia de diversas proteínas que contienen este elemento, entre las que se pueden nombrar: lisiloxidasa, que interviene en la reticulación del colágeno, la tirosinasa, necesaria para la síntesis de la melanina, la citocromo c oxidasa, el aceptador de electrones terminal de la cadena respiratoria, y la superóxido dismutasa, necesaria para la defensa contra el daño oxidativo. En estas enzimas, el cobre funciona como donante o receptor de electrones entre sus estados de oxidación Cu+ y Cu++ y otros casos actúa como un portador de electrones[2].

Pero, gracias al único electrón libre en el último orbital dela estructura electrónica del cobre lo hace participar con más actividad en reacciones de óxido-reducción a nivel celular, lo que puede resultar perjudicial para las células.

Configuración electrónica del cobre. Fuente: wikipedia.com, CC BY-SA 3.0

Dependiendo del tipo de coordinación del cobre con la proteína el potencial redox del cobre puede oscilar entre +200 mV y +800mV, y sus propiedades redox pueden causar daño celular. Algunos mecanismos propuestos sugieren la formación de radicales hidroxilos reactivos que participan en una reacción tipo Fenton, como por ejemplo:


Estos radicales hidroxilos son altamente reactivos y pueden participar en un gran número de reacciones degradación de las células, así como en la oxidación de proteínas y lípidos[3]. Los iones cobre también pueden catalizar la descomposición de moléculas sulfhídricas, en un mecanismo de dos etapas como se describe:


El peróxido de hidrogeno producido en la segunda etapa puede participar en la reacción 1 generando estos nocivos radicales hidroxilos.

Por otro lado, los iones de cobre pueden competir con los iones zinc y de otros metales por importantes posiciones de enlaces sobre las proteínas. Estos efectos tóxicos del cobre han sido empleados en la agricultura para la eliminación de bacterias y hongos[4]. Por lo que ya hemos aprovechado los beneficios de este efecto perjudicial que tiene el cobre para las células en otras áreas.

Actividad antimicrobiana del cobre

Capacidad antibacteriana

Según diversas investigaciones, superficies de cobre y sus aleaciones pueden eliminar hasta el 99,9% de bacterias patógenas en algunas horas. Entre las que se encuentran citadas Staphylococcus aureus, Escherichia coli O157:H7, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter aerogenes. A diferencia del acero inoxidable, los estudios mostraron resultados consistentes de efectividad del cobre en la eliminación de estas bacterias entre otras a temperatura ambiente[5].

Capacidad antiviral

Este elemento también ha demostrado gran efectividad para la eliminación de virus considerados importante, entre ellos el virus causante del Síndrome Respiratorio del Medio Oriente (MERS), el de la pandemia de gripe porcina (H1N1), el coronavirus 229E, entre otros[6]. Especialmente este último tiene relación cercana con el virus del Covid-19.

Capacidad antifúngica

El crecimiento de diferentes tipos de hongos patógenos también es inhibido sobre las superficies de cobre, llegando luego a su eliminación completa[5].

Muerte por contacto

En algunos estudios se considera que el daño a los microorganismos ocurre mediante un proceso denominado “muerte por contacto” en el cual se produce daño a la membrana citoplasmática, lo que facilita la entrada de iones de cobre a la célula maximizando el daño también mediante un proceso oxidativo.

En varios estudios ya se ha reportado la eliminación de microorganismos por contacto, exponiendo diversas especies, en el siguiente cuadro se presentan algunas de las especies sometidas a las pruebas.

Tabla n°1. Muerte por contacto para algunos microorganismos sobre superficies de cobre.

Mecanismo de eliminación por contacto

Aunque no está del todo claro, se sugiere la implicación de los iones de cobre liberados en la superficie, como se mencionó antes, estos iones son capaces de producir radicales hidroxilos muy reactivos que tienen efectos tóxicos sobre los microorganismos.

Ilustración de la muerte por contacto. Imagen elaborada en power point.

Los iones cobre podrían bien sustituir otros iones indispensables para el metabolismo de las células de los microorganismos, interfiriendo con la función de la membrana celular y luego afectando la síntesis de enzimas esenciales para el funcionamiento celular. Básicamente podemos describir el mecanismo en una secuencia de cuatro etapas: A) primeramente los iones de cobre se desprenden de la superficie, penetran en la célula causando daño a la membrana citoplasmática, B) ruptura de la membrana citoplasmática, lo que permite la entrada de los iones y causando estrés celular, perdida de la membrana y su contenido, C) los iones inducen la generación de especies reactivas que causan más daño a la célula y C) muerte celular y degradación del ADN microbiano[5].

Ilustración de las etapas que podrían ocurrir durante la muerte por contacto. Imagen elaborada en Power Point.

Importancia para el entorno

Las superficies que comúnmente se encuentran en cualquier entorno público, como manillas de puertas, pasamanos, botones de ascensores, asientos de inodoro, entre otros; son susceptibles a estar contaminadas por diferentes microorganismos. Se ha demostrado que gérmenes como el Staphylococcus aureus y el Acinetobacter spp. pueden persistir en tales superficies durante meses[11].

Barandilla de acero inoxidable. Fuente: pxfuel.com, CC0

Por lo general se utiliza acero inoxidable en estas superficies, por su aspecto limpio y resistencia a la corrosión, sin embargo no es una superficie que garantice estar limpia del todo solo por lucir brillante. La limpieza adecuada disminuye el riesgo de transmisión de infecciones, pero hay que admitir que no se realiza con la frecuencia y la eficacia requerida en los centros y espacios públicos.

Entonces, ya que se conoce la persistencia de diferentes microorganismos sobre superficies que tocamos con mucha frecuencia es necesario combinar una adecuada limpieza de estas superficies con un adecuado y frecuente lavado de manos, pero esto, aunque puede ayudar la transmisión de las infecciones no asegura su eliminación del entorno. Por lo que la propagación en todo el mundo de pandemias como la que vivimos actualmente seguirá siendo una preocupación, lo que pone de manifiesto la necesidad de nuevos enfoques en lo que respecta a la utilización de materiales higiénicos y antimicrobianos para complementar las medidas sanitarias actuales para la disminución de estas infecciones, especialmente la que estamos padeciendo.



Bueno amigos, espero que la información les haya parecido interesante, y recuerden lavar bien sus manos cuando regresan a casa!


Referencias

1. Copper Development Association. Medical uses of copper in antiquity.

2.Karlin, K. D. (1993). Metalloenzymes, structural motifs, and inorganic models. Science 261:701-708

3. Yoshida Y, Furuta S, Niki E. (1993) Effects of metal chelating agents on the oxidation of lipids induced by copper and iron. Biochim Biophys Acta. PubMed.

4. SULFATO DE COBRE EN LA AGRICULTURA. Tratamiento ecológico.

5. Prado J, Valeria, Vidal A, Roberto, & Durán T, Claudia. (2012). Aplicación de la capacidad bactericida del cobre en la práctica médica. Revista médica de Chile, 140(10), 1325-1332.

6. Expreso (2020). ¿Por qué el cobre mata los virus, incluido el coronavirus?

7. Faundez, G., M. Troncoso, P. Navarrete, and G. Figueroa. 2004. Antimicrobial activity of copper surfaces against suspensions of Salmonella enterica and Campylobacter jejuni. BMC Microbiol. 4:19.

8. Neciosup, Edwin, Vergara, Martha, Pairazamán, Omar, Apablaza, Marcos, & Esparza, Mario. (2015). Cobre antimicrobiano contra patógenos intrahospitalarios en Perú. Anales de la Facultad de Medicina, 76(1), 9-14.

9. Mehtar, S., I. Wiid, and S. D. Todorov. (2008). The antimicrobial activity of copper and copper alloys against nosocomial pathogens and Mycobacterium tuberculosis isolated from healthcare facilities in the Western Cape: an in-vitro study. J. Hosp. Infect. 68:45-51.

10. Noyce, J. O., H. Michels, and C. W. Keevil. (2007). Inactivation of influenza A virus on copper versus stainless steel surfaces. Appl. Environ. Microbiol. 73:2748-2750.

11. Kramer, A., I. Schwebke, and G. Kampf. 2006. How long do nosocomial pathogens persist on inanimate surfaces? A systematic review. BMC Infect. Dis. 6:130-138.


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