El campo de la microbiología ha desarrollado a lo largo de los siglos 20 y 21 herramientas para los investigadores, para ayudarlos a mirar el mundo oculto de lo microscópico.
Los desarrollos recientes en nanotecnología han proporcionado a los científicos nuevas herramientas y métodos que antes no estaban disponibles.
Esto ha permitido comprender campos como la biología celular, la tecnología de los alimentos, la biología médica y la inmunología. Este artículo explorará la aplicación de la nanotecnología a la microbiología.
Dependemos de una cadena de suministro segura y protegida para nuestro suministro de alimentos. El crecimiento microbiano conduce al deterioro y causa enfermedades transmitidas por los alimentos que enferman a las personas y pueden ser potencialmente fatales. Los microbiólogos de alimentos hacen una contribución importante a la industria alimentaria, aseguran que los alimentos sean seguros y exploran constantemente nuevos métodos para mejorar la calidad y la vida útil de nuestros alimentos.
Existe mucha investigación sobre la aplicación de la nanotecnología a la industria alimentaria y, en particular, al campo de la microbiología alimentaria. Esta investigación ha ayudado a desarrollar el campo de forma masiva y está a la vanguardia del desarrollo de tecnología alimentaria.
Hay muchas otras aplicaciones que combinan microbiología y nanotecnología en la industria alimentaria. Los nano revestimientos comestibles pueden detectar contaminaciones menores en los alimentos durante el almacenamiento y mantener las enzimas y el sabor, y se están desarrollando nanopartículas que pueden inhibir la formación de biopelículas. Algunas nanopartículas en uso también pueden unirse selectivamente a los patógenos y eliminarlos.
El matrimonio de la nanotecnología y la microbiología médica ha proporcionado un cambio de paradigma en la ciencia médica. Se han realizado avances en los campos de la bioingeniería, el diseño de fármacos, la imagen biomédica y la tecnología enzimática debido a la aplicación de la nanotecnología a la microbiología médica, por mencionar solo algunos.
Se ha demostrado que las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) poseen poderosas propiedades antibacterianas y antifúngicas, así como genotoxicidad y citotoxicidad contra las células cancerosas. Recientemente, se ha prestado mucha atención a la "síntesis verde" de estas poderosas nanopartículas.
Esto es preferible a la síntesis química y física de nanopartículas de ZnO, que es problemática debido a problemas como el consumo de energía y agua, la generación de calor y la ecotoxicidad. Las nanopartículas de ZnO se pueden adaptar para proporcionar diferentes usos.
Una investigación reciente publicada en 2017 demostró uno de esos métodos de síntesis verde. En este estudio, se exploraron extractos de hojas de Parthenium hysterophorus , una maleza herbácea anual, como una posibilidad para sintetizar nanopartículas de ZnO.
El análisis SEM y TEM de las nanopartículas extraídas mostró que eran de forma cilíndrica y esférica, con un rango de tamaño de partícula de 16 a 45 nm. Se demostró que son eficaces contra bacterias como Enterobacter aerogenes, aunque menos eficaces contra bacterias como Staphylococcus aureus.
En otra investigación reciente, se han explorado nanoestructuras para proporcionar mejores fármacos antivirales. Esto se ha aplicado a estudios sobre cómo reducir la viabilidad de patógenos peligrosos como el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2).
Durante mucho tiempo, los envases de alimentos se han fabricado con plástico. Si bien esto ha sido barato de producir y puede mantener los alimentos frescos durante más tiempo, la nanotecnología puede ayudar a mejorar el envasado de alimentos de nuevas formas. Por ejemplo, se han desarrollado nanomateriales orgánicos e inorgánicos que tienen propiedades antimicrobianas que pueden prevenir la contaminación por microbios patógenos y extender la vida útil de los productos.
Otra tecnología emergente es el desarrollo de nanosensores inteligentes que pueden monitorear la calidad de los alimentos almacenados y proporcionar advertencias de alimentos que pueden estropearse. Estos se pueden incluir en contenedores de almacenamiento a granel, así como en empaques individuales en la tienda, lo que mejora el control de calidad y el tiempo de detección de patógenos a lo largo de toda la cadena de suministro.
El campo de la microbiología ambiental ha contribuido a mitigar el daño ambiental causado por la actividad humana. La nanotecnología se ha empleado en las últimas décadas en este campo y ha proporcionado soluciones a algunos problemas urgentes.
Un problema que se está resolviendo debido al uso de la nanotecnología y la microbiología es el control de la contaminación. La forma y el tamaño de los materiales a nanoescala pueden controlarse estrictamente, lo que ofrece un gran potencial para la remediación y eliminación de contaminantes de los procesos de eliminación de desechos y la escorrentía ambiental.
Debido a propiedades como su gran área de superficie y alta energía superficial, las nanopartículas pueden absorber grandes cantidades de contaminantes y catalizar reacciones a una velocidad mejorada. Esto reduce el consumo de energía y significa que se pueden diseñar sistemas de eliminación de desechos más eficientes.
Los sensores a nanoescala también pueden detectar la presencia de contaminantes dentro de un entorno, lo que lleva a métodos de eliminación más efectivos. El mismo tamaño de las nanopartículas también significa que pueden llegar a áreas que de otro modo serían inaccesibles, lo que lleva a una remediación in situ más eficaz. Además, el control de la relación entre el área de la superficie y el volumen de las nanopartículas puede permitir el diseño de sensores altamente específicos y selectivos.
La combinación de microbiología y nanotecnología es poderosa. Al utilizar el conocimiento de ambos, los científicos pueden encontrar soluciones más personalizadas y efectivas para problemas comunes en industrias como las ciencias alimentarias, biomédicas y ambientales.
El uso de la nanotecnología en estas áreas representa algunas de las soluciones más avanzadas e inteligentes al problema de una población en crecimiento. Sin duda, el futuro de este campo proporcionará aún más soluciones a nuestros problemas cotidianos.
Traducción: Cecilia González P.
Publicado: 11 de enero de 2022
Fuente: News Medical
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