Evaluación y caracterización de materiales cerámicos como un soporte de crecimiento de Mycobacterium tuberculosis H37Rv en una prueba de susceptibilidad a rifampicina

Abstract

La tuberculosis (TB) es un padecimiento ocasionado por el complejo Mycobacterium tuberculosis. Según la Organización Mundial de Salud (OMS) en el 2010 hubo 8.8 millones de casos incidentes de TB y 1.2 millones de muertes por tuberculosis. Mycobacterium tuberculosis se desarrolla de forma adecuada en medios simples que contiene una fuente de carbono, una de nitrógeno e iones de metales esenciales entre ellos hierro y magnesio. Sin embargo, los bacilos tuberculosos tienen un crecimiento muy lento (período de replicación aproximadamente de 18 horas) incluso en condiciones óptimas y requiere de 15 a 20 días de incubación a 37°C para que sus colonias sean visibles, de tal manera que su aislamiento e identificación es sumamente tardado. Se han diseñado algunos métodos rápidos para el cultivo y aislamiento de Mycobacterium tuberculosis. Uno de los materiales con un futuro prometedor son los materiales cerámicos, siendo compuestos químicos o soluciones complejas que contienen elementos metálicos y no metálicos, generalmente unidos mediante enlaces covalentes. En este tipo de materiales existe una tendencia natural al desarrollo de biopelículas. Se ha reportado, para Mycobacterium tuberculosis, que existe la tendencia natural de formación de una biopelícula, la cual le confiere nutrientes a la bacteria para su crecimiento, así como una defensa contra el sistema inmune del hospedero. Para el presente trabajo se elaboraron soportes cerámicos con polvos de alúmina, wollastonita e hidroxiapatita por prensado uniaxial, para posteriormente realizar una caracterización térmica de las mismas. El análisis térmico diferencial muestra que la alúmina y la wollastonita presentan temperaturas de sinterización mayor a 1200°C y la hidroxiapatita se densifica entre 900 - 1200°C. Los ensayos microbiológicos revelan una concentración mínima inhibitoria (MIC) para la rifampicina sin soporte de 0.1171 mg/mL, al igual que en presencia de hidroxiapatita con el 96% de pureza. Sin embargo cuando se realizó un ensayo con la presencia del soporte de hidroxiapatita con el 34-40% de calcio la MIC obtenida fue de 0.2342 mg/mL. Los resultados de difracción de rayos X, en la muestra de hidroxiapatita sin sinterizar (en verde), muestran que se encuentra presente únicamente la fase correspondiente a hidroxiapatita y en la muestra de hidroxiapatita sinterizada a 1200°C por una hora seguía presente la fase de hidroxiapatita, así como la aparición de la fase de óxido de calcio. Cuando se realizó la espectroscopia infrarroja al soporte de hidroxiapatita con 34-40% de calcio se observó la presencia de los grupos funcionales característicos de la hidroxiapatita. En cuanto a la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X, observamos la presencia de los elementos presentes en la hidroxiapatita (calcio, oxígeno, carbono y fósforo), también muestra la concentración atómica de los elementos presentes, en los cuales se observa la disminución de oxígeno en aquellos pozos donde se va disminuyendo la concentración de rifampicina, así como el aumento de la cantidad de bacterias. En las fotografías tomadas por microscopía electrónica de barrido (MEB) se logró observar la presencia de islas de Mycobacterium tuberculosis sobre la superficie del soporte. Por los resultados obtenidos se concluye que la hidroxiapatita se puede densificar entre los 900 – 1200°C, además el soporte de hidroxiapatita referida con el 34-40% de calcio favoreció el crecimiento de Mycobacterium tuberculosis H37Rv.