El rápido avance de la resistencia a los antibióticos en bacterias y otros patógenos se ha consolidado en las últimas décadas como una de las mayores amenazas sanitarias a escala global. Los métodos tradicionales de desinfección del agua, como la luz ultravioleta o la adición de oxidantes químicos, eliminan los microorganismos, pero dejan intacto su ADN libre en el medio. Ese material genético extracelular puede ser absorbido por otras bacterias y acelerar la diseminación de genes de resistencia.
Para afrontar este problema, un equipo internacional de investigadores, con participación de científicos de universidades chinas como la Universidad de Henan y la Universidad Nacional de Minzu (North Minzu University), ha desarrollado un sistema fotocatalítico innovador basado en cristales de dióxido de titanio (TiO2) modificados. El estudio, publicado en la revista Chem Catalysis, describe cómo estos nanomateriales transforman el oxígeno molecular presente de forma natural en el agua en una potente herramienta oxidante capaz de destruir tanto a los patógenos como su información genética flotante.
La clave tecnológica radica en la ingeniería de la superficie de los cristales de TiO₂, diseñados con diminutos defectos estructurales conocidos como vacantes de oxígeno. Estos “hoyos” en la red cristalina, comparables a los hoyuelos de una pelota de golf, actúan como puntos activos. Al irradiarlos con luz, las moléculas de oxígeno ordinario (el que respiramos) interactúan con esos defectos y se transforman catalíticamente en oxígeno singlete, una forma altamente inestable y reactiva.
El oxígeno singlete tiene una gran afinidad por compuestos ricos en electrones, como los pares de bases del ADN. Al entrar en contacto con el material genético disuelto, arranca electrones mediante oxidación, fragmenta las cadenas de ADN y neutraliza de forma irreversible la información genética. Así se evita que otros microorganismos puedan asimilarla.
“Los defectos en los catalizadores no deben considerarse simplemente como imperfecciones en la estructura de un material”, explica el coautor Zhi Song, de la Universidad Nacional de Minzu. “Cuando se diseñan adecuadamente, los defectos pueden regular activamente cómo interactúan las moléculas con las superficies catalíticas y determinar las vías a través de las cuales proceden las reacciones químicas”.
En las pruebas experimentales, los cristales degradaron por completo moléculas relacionadas con el ADN disueltas en agua. El proceso no requiere la adición continua de oxidantes químicos sintéticos: aprovecha el oxígeno ya disponible en el entorno.
