Impacto de la microfabricación en la fuerza de adhesión y la preferencia de asentamiento de las superficies de acero inoxidable en Pseudomonas sp.
Javiera Castillo, Esteban Ramos-Moore, Nelson P. Barrera, Gonzalo Pizarro, Matias ArteagaResumen
La adhesión inicial de bacterias a las superficies de implantes biomédicos determina la formación posterior de biopelículas, un proceso que compromete gravemente el rendimiento del implante y la salud del paciente. Es fundamental comprender a fondo esta etapa inicial para desarrollar superficies capaces de impedir la adhesión bacteriana y conferir propiedades bactericidas.
En este estudio, investigamos el efecto de la microfabricación por fotolitografía en las interacciones tempranas entre bacterias y superficies de acero inoxidable 316L, un material ampliamente utilizado en aplicaciones ortopédicas. Se produjeron superficies con microestructuras jerárquicas mediante fotolitografía y grabado húmedo, generando regiones microtopográficas elevadas y hundidas bien definidas. Como control, se utilizaron superficies de acero inoxidable pulido.
Se evaluó el impacto de la microfabricación superficial en el comportamiento bacteriano utilizando Pseudomonas sp. como organismo modelo. Se empleó espectroscopía de fuerza basada en microscopía de fuerza atómica para cuantificar las fuerzas de adhesión a nivel de célula individual tanto en las superficies de control como en las microfabricadas, incluyendo mediciones específicas en las regiones elevadas y hundidas. Paralelamente, se analizó la preferencia de asentamiento bacteriano mediante técnicas de imagen cuantitativa para determinar los patrones de distribución espacial en las distintas regiones microtopográficas.
Las superficies de acero inoxidable microfabricadas presentaron características topográficas reproducibles y modificaron el comportamiento de adhesión bacteriana en comparación con las superficies de control pulidas. Se observaron diferencias en la distribución de las fuerzas de adhesión entre las distintas condiciones superficiales y entre las regiones microtopográficas. Además, el asentamiento bacteriano en las superficies microfabricadas fue espacialmente heterogéneo, revelando patrones de adhesión preferencial asociados a características específicas de la superficie, mientras que las superficies pulidas mostraron una distribución más homogénea.
Estos hallazgos demuestran que la microfabricación superficial influye tanto en la magnitud de las fuerzas de adhesión bacteriana como en la preferencia de asentamiento espacial durante las etapas iniciales de la interacción bacteria-superficie. Esta información mecanística respalda el diseño racional de superficies para implantes ortopédicos orientadas a reducir la colonización bacteriana y mitigar las infecciones asociadas a biopelículas.