El desarrollo de infecciones en el segmento anterior relacionadas con el uso de lentes de contacto (LC) y los estuches de almacenamiento se vincula, en gran medida, a la formación de biofilms en estos elementos. Los biofilms representan una amenaza seria al permitir la proliferación bacteriana incluso en presencia de soluciones de cuidado y mantenimiento de lentes. Frente a esta problemática, se han propuesto diversas estrategias innovadoras, entre las cuales destaca el empleo de agentes generadores de especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés), cuyo objetivo principal es la erradicación de la microbiota causante. (1)(2)
Los agentes generadores de ROS, como el selenio (Se), actúan como catalizadores en la formación de radicales superóxido (O₂⁻) y radicales hidroxilo (•OH). Estos radicales son altamente reactivos y responsables de la degradación de los organelos celulares presentes en microorganismos como bacterias y hongos. Investigaciones recientes han demostrado que los recubrimientos a base de Se son efectivos para prevenir la formación de biofilms de patógenos como Staphylococcus aureus y Pseudomona aeruginosa durante periodos prolongados. Además, estos recubrimientos no generan daño en las células epiteliales corneales. (1)(3)
Profundizando en el mecanismo de acción del Se, se ha observado que las ROS generadas son protonadas por las membranas cargadas negativamente. Esto se debe a la capa de Gouy-Chapman-Stern presente en las membranas de fosfolípidos. Esta interacción provoca una disminución local del pH en aproximadamente tres unidades con respecto al agua circundante. Como resultado, las ROS son protonadas convirtiéndose en HO₂, un radical neutro que tiene la capacidad de penetrar en las membranas celulares y reaccionar con los ácidos grasos insaturados, comprometiendo la integridad celular de los microorganismos. (1)
En este contexto, el Se se ha incorporado en la fabricación de estuches antimicrobianos para LC, demostrando una notable efectividad en la prevención de la formación de biofilms por patógenos como Serratia marcescens y Pseudomonas aeruginosa. Estudios recientes han mostrado que estos estuches reducen de manera notable la proliferación bacteriana, manteniendo su efectividad durante al menos dos meses. Este rendimiento prolongado se debe a la capacidad del polímero para retener el Se y evitar su lixiviación (proceso en el que una sustancia se disuelve y se libera de un material sólido hacia un líquido). Además, investigaciones preliminares indican que este material no representa un riesgo para las células epiteliales corneales, lo que posiciona al Se como una alternativa prometedora para su implementación en el cuidado y mantenimiento de los LC. (1)
Continuando con la generación de estrategias eficaces, se ha descrito que los fármacos antiinflamatorios no esteroideos (AINEs, por su sigla en inglés) han demostrado un importante potencial en el manejo de infecciones bacterianas al inhibir la síntesis de polisacáridos capsulares, esenciales para la formación de biofilms. En este sentido, fármacos como el ketorolaco trometamina, el diclofenaco sódico y el ácido salicílico son agentes que han demostrado eficacia en la inhibición de la adhesión de bacterias Grampositivas y Gramnegativas en LC colonizados. También se ha señalado que el salicilato de sodio podría ser efectivo en la regulación del desarrollo de Acanthamoeba. (1)
Para mejorar esta estrategia, se ha propuesto incorporar una capa de amortiguador-transportador de β-ciclodextrinas (βCD), en lugar de unir directamente los fármacos AINEs a la superficie de los LC. La unión de βCD a los sitios de metacrilato de glicidilo (GMA) del hidrogel de p-HEMA-co-GMA ha logrado incrementar la capacidad de carga de diclofenaco en un 1300 % y disminuir el coeficiente de fricción en un 15 %, sin afectar de manera significativa otras propiedades físicas del lente. Además, se ha observado que no hay presencia de diclofenaco en la solución utilizada para el cuidado y mantenimiento de los lentes. (1)(4)
Por otro lado, se ha evidenciado que el fármaco tiene una liberación continua en la película lagrimal durante un periodo de dos semanas. Adicionalmente, las pruebas de biocompatibilidad con la βCD han demostrado baja citotoxicidad. Sin embargo, es importante destacar que estas pruebas se realizaron antes de cargar el diclofenaco en el sistema. Por lo tanto, se requieren más estudios que evalúen la biocompatibilidad del sistema completo (lente de contacto + βCD + diclofenaco) antes de considerar su implementación en la práctica clínica. (1)(4)
En otros escenarios investigativos, se ha propuesto la incorporación de nanopartículas de AINEs en LC como una alternativa al método convencional que implica la unión covalente a las superficies de los sustratos. Este enfoque no solo mejora la eficacia en la lucha contra microorganismos, sino que también disminuye la toxicidad celular asociada. Sin embargo, se requieren investigaciones adicionales sobre la toxicidad de los AINEs y sobre estrategias para reducir la irritación ocular causada por su acidez leve. Esto subraya el gran potencial de los LC como plataformas avanzadas para la administración de medicamentos. (1)(5)
Por otro lado, la investigación continúa avanzando en nuevas áreas. Un ejemplo destacado es el concepto de quorum sensing (QS, por su sigla en inglés), que es un mecanismo de comunicación entre bacterias que les permite coordinar su comportamiento en función de su densidad poblacional. Este proceso ocurre a través de la liberación de moléculas señalizadoras conocidas como autoinductores (AIs), cuya concentración aumenta a medida que crece la población bacteriana. (1)
Este proceso activa la expresión de genes responsables de la producción de factores de virulencia, formación de biopelículas, sideróforos y enzimas que facilitan la supervivencia y adaptación de las bacterias. En este contexto, las bacterias Grampositivas, como Enterococcus spp. y Staphylococcus spp, utilizan péptidos autoinductores (APIs, por su sigla en inglés), mientras que las Gramnegativas, como Pseudomonas spp, emplean N-acilhomoserina lactonas (AHLs). Estas moléculas señalizadoras son fundamentales para que las bacterias perciban su entorno y ajusten su comportamiento de manera estratégica para asegurar su supervivencia. (1)
En este sentido, los inhibidores del QS pueden bloquear la síntesis de estas moléculas señalizadoras, degradarlas, interferir con su capacidad de unirse a los receptores bacterianos o competir mediante el uso de análogos estructurales. Al impedir estos mecanismos, las bacterias no logran activar los genes asociados a su virulencia ni formar biopelículas, reduciendo significativamente su peligrosidad. (1)
Entre los compuestos naturales que actúan como inhibidores de quorum sensing (IQS) se destacan los fimbrolidos o furanonas, derivados de algas marinas. Estos compuestos han demostrado ser eficaces en la interrupción de la señalización QS, especialmente en bacterias Gramnegativas como la Pseudomona aeruginosa, conocida por su capacidad para formar biopelículas resistentes. Además, otros productos naturales, como el eugenol (presente en el clavo), la ajoena (derivada del ajo) y los polifenoles del té y la miel, también han mostrado potencial como IQS. (1)
Investigaciones recientes han demostrado que los fimbrolidos no solo afectan a bacterias Grampositivas. Ha sido comprobado que, al adsorberse o unirse covalentemente a biomateriales, dichos compuestos tienen la capacidad de disminuir de manera considerable la adhesión y proliferación de bacterias en las superficies. Por ejemplo, su aplicación en materiales médicos, como superficies de vidrio y polímeros, ha demostrado eficacia en la reducción de la adhesión de bacterias como Staphylococcus epidermidis. Esta acción es fundamental para prevenir infecciones relacionadas con dispositivos médicos. (1)
A pesar de los resultados positivos reportados en algunos estudios, otros han encontrado variaciones en la efectividad de los fimbrolidos para prevenir la adhesión bacteriana en LC. Estas discrepancias podrían estar relacionadas con diferencias en las concentraciones de fimbrolidos empleadas. Sin embargo, investigaciones realizadas en LC impregnados con furanonas han evidenciado su capacidad para inhibir el crecimiento de bacterias resistentes a múltiples fármacos, como Serratia marcescens, y Acanthamoeba, sin provocar efectos adversos en ensayos realizados en seres humanos y animales. Aunque estos hallazgos representan avances prometedores, es necesario realizar más investigaciones para garantizar la seguridad biológica de los fimbrolidos en aplicaciones prolongadas. (1) Ver Figura 1.
Figura 1. Esquema de incorporación de fimbrolidos a la superficie de los lentes de contacto. (1)
Otra estrategia para mitigar el riesgo de infecciones en los usuarios de LC consiste en incorporar antibióticos durante el proceso de síntesis de estos dispositivos. Se han estudiado diversos medicamentos antibacterianos, como los aminoglucósidos, macrólidos y fluoroquinolonas, para ser incluidos en los lentes. Por ejemplo, investigaciones han demostrado que los lentes impregnados con ciprofloxacino pueden ser efectivas en el tratamiento de la queratitis bacteriana, sin provocar daño en las células del epitelio corneal humano. Esta evidencia sugiere que los LC podrían ser un medio eficiente para la administración localizada de fármacos antimicrobianos al microbioma ocular, ofreciendo así un enfoque local para la prevención de infecciones. (1)(6) Ver Figura 2.
Figura 2. Esquema de incorporación de moxifloxacino a la superficie de lentes de contacto, a través de anillos semicirculares cargados con el antibiótico. A la derecha, el resultado en conjuntivitis por S. aureus inducida en modelos animales. (1)
La investigación también ha explorado el uso de fármacos antimicóticos, como la natamicina y el voriconazol, para su incorporación en LC. Asimismo, estudios han evidenciado que los lentes que contienen ofloxacino y vitamina E pueden disminuir de manera significativa la proliferación de Staphylococcus aureus y Pseudomona aeruginosa en el epitelio corneal. (1)(7)
Aunque se han logrado avances significativos en el desarrollo de LC con propiedades antimicrobianas, aún no se han comercializado productos con estas características. Los desafíos que se presentan en la absorción de los antibióticos y en la implementación de la liberación sostenida durante el tratamiento requieren ser abordados más ampliamente. (1)
Actualmente, se investigan estrategias innovadoras como la impronta molecular y el uso de nanopartículas, orientadas a mejorar la eficacia en la liberación de fármacos. Aunque estos lentes han mostrado resultados prometedores en la erradicación de bacterias y hongos, es necesario realizar más estudios para evaluar su seguridad biológica antes de que puedan ser implementadas ampliamente en el ámbito clínico, como elementos claves para la preservación de la salud de la superficie ocular a través de tratamientos aplicados a los LC y a los estuches. (1)
Referencias
- Khan SA, Lee CS. Recent progress and strategies to develop antimicrobial contact lenses and lens cases for different types of microbial keratitis. Vol. 113, Acta Biomaterialia. Acta Materialia Inc; 2020. p. 101–18.
- Kalaiselvan P, Konda N, Pampi N, Vaddavalli PK, Sharma S, Stapleton F, et al. Effect of antimicrobial contact lenses on corneal infiltrative events: A randomized clinical trial. Transl Vis Sci Technol. 2021;10(7).
- Tran P, Arnett A, Jarvis C, Mosley T, Tran K, Hanes R, et al. Organoselenium coatings inhibit gram-negative and gram-positive bacterial attachment to ophthalmic scleral buckle material. Transl Vis Sci Technol. el 1 de septiembre de 2017;6(5).
- Rosa dos Santos JF, Alvarez-Lorenzo C, Silva M, Balsa L, Couceiro J, Torres-Labandeira JJ, et al. Soft contact lenses functionalized with pendant cyclodextrins for controlled drug delivery. Biomaterials. Marzo de 2009;30(7):1348–55.
- Ahuja M, Dhake AS, Sharma SK, Majumdar DK. Topical ocular delivery of NSAIDs. Vol. 10, AAPS Journal. 2008. p. 229–41.
- Qin G, Zhu Z, Li S, McDermott AM, Cai C. Development of ciprofloxacin-loaded contact lenses using fluorous chemistry. Biomaterials. 1 de abril de 2017; 124:55–64.
- Ubani-Ukoma U, Gibson D, Schultz G, Silva BO, Chauhan A. Evaluating the potential of drug eluting contact lenses for treatment of bacterial keratitis using an ex vivo corneal model. Int J Pharm. 30 de junio de 2019; 565:499–508.
