Aplicación del cobre como superficie antimicrobiana

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El cobre es un metal de transición en la tabla periódica. Su capacidad de donar o recibir electrónicamente es la fuente de muchas de sus propiedades útiles, incluyendo la conductividad térmica, eléctrica y las propiedades antimicrobianas.

Su forma oxidada se indica como Cu⁺² Su forma reducida, se indica como Cu⁺¹

Se trata de un microelemento necesario para casi todos los organismos vivos, incluidos los humanos, contribuyendo con numerosos procesos metabólicos. Sin embargo, los iones de cobre en niveles elevados son tóxicos para la mayoría de los organismos.

El más antiguo uso médico ya registrado se menciona en el Smith Papyrus. Este texto médico egipcio escrito entre 2.600 y 2.200 Antes de Cristo, describe la aplicación del mismo para esterilizar heridas torácicas y agua potable. Griegos, romanos, aztecas y otros pueblos trataban dolores de cabeza, enfermedades pulmonares, quemaduras, gusanos intestinales e infecciones en el oído. Su uso se difundió en la medicina a partir del siglo XIX y su uso como agente antimicrobiano continuó hasta la disponibilidad de antibióticos a escala comercial en 1932.

El estudio de las propiedades antimicrobianas de las superficies metálicas de metal es relativamente reciente y destacó cuando el organismo norteamericano Environmental Protection Agency (EPA) registró casi 300 aleaciones distintas de cobre como antimicrobianas en 2008.

Antes de eso, una serie de estudios demostraron el efecto del cobre y sus aleaciones contra cinco cepas de bacterias probadas de acuerdo con los protocolos de la EPA: El cobre es el primer metal que ha reconocido tal estado.

El registro permite la comercialización con el argumento de que el cobre “elimina el 99,9% de las bacterias dentro de dos horas”. Su uso fue autorizado para la fabricación de productos para ambientes comerciales, residenciales y de salud. La agencia aclara que las aleaciones de cobre deben utilizarse como complemento y no para la sustitución de las prácticas estándar de limpieza y desinfección de las superficies. Añade que estos productos no representan ningún riesgo para la salud pública.

A pesar de la antigüedad de su descubrimiento y utilización, el cobre tiene sus propiedades aún poco exploradas y sus aplicaciones están lejos de ser agotadas.

Con respecto a la actividad antimicrobiana del cobre y de sus aleaciones, estudios concluyeron que el efecto antimicrobiano aumenta a medida que la temperatura pasa de la refrigeración a la temperatura ambiente y a medida que el contenido de cobre de las aleaciones aumenta. La mayor resistencia a la corrosión lleva la menor disponibilidad de iones cúpricos (Cu+2) y consecuentemente menor actividad antimicrobiana. Las superficies manchadas liberan Cu+2 más fácilmente, exhibiendo actividad inhibitoria más rápidamente que las superficies brillantes. Sin embargo, la espesa capa de óxido de cobre reduce la actividad antimicrobiana de las superficies de contacto

Entre los varios microorganismos ya comprobadamente inactivados por el cobre, algunos son de interés en medicina veterinaria, tales como:

• Escherichia coli O157: H7
• Staphylococcus aureus meticilina-resistente (MRSA)
• Salmonella enterica
• Campylobacter jejuni
• Listeria monocytogenes
• Candida albicans
• Virus Influenza

El mecanismo por el cual se da la muerte microbiana en superficies de contacto de cobre es llamado de contact Killing, o muerte por contacto. La toxicidad ocurre debido a su tendencia a alternar su estado de oxidación entre cuproso (Cu+1) y cúprico (Cu+2). En condiciones aeróbicas, este ciclo redox lleva a la generación de radicales hidroxilo altamente reactivos que dañan las biomoléculas, tales como ADN, proteínas y lípidos. Los factores que aumentan las especies reactivas de oxígeno (ROS) aumentan la tasa de muerte bacteriana. Así, la producción de radical hidroxilo por la reacción de Fenton-like contribuye a la inactivación de los microorganismos.

La “muerte por contacto” se efectúa por:

• Sucesivos daños en la membrana
• Influjo de cobre dentro de las células
• Daños oxidativos
• Muerte celular
• Degradación del ADN

Las superficies secas de cobre metálico tienen mayor poder antimicrobiano que las mismas superficies cuando están húmedas

Las células microbianas expuestas a las superficies secas de cobre acumulan grandes cantidades de iones más rápidamente que en las superficies húmedas. Ellas sufren extensos daños en las membranas y pierden la integridad celular en pocos minutos. En condiciones de anaerobiosis, la ausencia de oxígeno sólo aumentó el tiempo necesario para la inactivación de 109 células de E. coli (de 1 a 2 minutos) en placas secas, pero no las protegió de la muerte. El contacto con las células puede oxidar directamente la superficie de cobre, llevando a la liberación de iones Cu+1. Estos no son muy solubles y no son estables en aerobiosis, pero son más tóxicos que los iones Cu+2. Por lo tanto, las condiciones de anaerobiosis no aumentan significativamente la supervivencia en cobre metálico

Los investigadores comprobaron, en la práctica hospitalaria, la funcionalidad del cobre y sus aleaciones, confirmando que esas superficies pueden auxiliar el uso de antibióticos, desinfectantes y la práctica de lavado de manos, minimizando el riesgo de aparición y diseminación de microorganismos resistentes. Los números medios de bacterias recuperadas de las superficies hospitalarias conteniendo cobre fueron entre 90% y 100% menores que las de las superficies control en un hospital del Reino Unido. En un puesto de salud en Grabouw, Sudáfrica, las superficies de cobre tuvieron una carga microbiana 71% menor.

Los materiales de cobre también pueden ser útiles como superficies antimicrobianas en naves, bebederos y comederos para los animales, materiales de jaulas y recipientes de almacenamiento. Los costos pueden ser diluidos por el menor uso de antibióticos y disminución del riesgo de selección para cepas de bacterias multirresistentes a los antibióticos. El cobre metálico puede ser aplicado en áreas con alta exposición a la contaminación como las encontradas en mataderos avícolas. El uso de chapas de cobre sería útil para disminuir la contaminación cruzada causada por bacterias patógenas como Salmonella enterica y Campylobacter jejuni y evitar la formación de biopelículas

CONCLUSIONES

Está claro que el uso del cobre y sus aleaciones como superficie antimicrobiana puede ser muy útil en diversas áreas de la medicina veterinaria.

• Hospitales y clínicas
• Laboratorios
• Instrumentos quirúrgicos
• Instalaciones
• Fómites
• Mataderos
• Productos lácteos, entre otros

Además de la ya comprobada acción de las superficies de cobre contra bacterias y virus y hongos, su aplicación práctica en la parasitología también debe ser considerada. En la avicultura, hay una extensa posibilidad de aplicación del cobre y sus aleaciones, empezando por las plantas de incubación donde la limpieza de los equipos y de las salas es fundamental para la sanidad de los polluelos.

La mayoría de los desinfectantes utilizados actualmente tienen restricciones de uso, como el formaldehído, conocido por su acción carcinogénica, y el yodo y los ácidos, que tienen acción corrosiva.

El uso de superficies antimicrobianas de cobre puede resultar en menores tasas de infecciones y menor uso de antibióticos, resultando en menores posibilidades de desarrollo de microorganismos multirresistentes, con beneficios para la salud animal y humana.

Se podrá contar además con la reducción de costos con:

• Tratamiento de enfermedades animales
• Mejor desempeño zootécnico
• Mayor rentabilidad
• Menor gasto en salud pública por la reducción de la transmisión de las zoonosis

Depner RFR, Depner RA, Lucca V, Lovato M. O cobre como superfície de contato antimicrobiana e sua potencial aplicação na Medicina Veterinária. Veterinária e Zootecnia 2015;22(4):532-543.

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