| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| DISEÑO Y DESARROLLO DE MICROMOTORES BIOINSPIRADOS CON MOVIMIENTO COOPERATIVO PARA LA DETECCIÓN E INACTIVACIÓN SELECTIVA DE BACTERIAS. | | Autor/a | Cuntín Abal, Carmen | | Departamento | Química Analítica, Química Física e Ingeniería Química | | Director/a | Escarpa Miguel, Jesús Alberto | | Codirector/a | Jurado Sánchez, Beatriz | | Fecha de depósito | 28-07-2026 | | Periodo de exposición pública | 29 de julio a 9 de septiembre de 2026 | | Fecha de defensa | 06-11-2026 - Sala María Isidra de Guzmán, Rectorado a las 10:30 horas | | Modalidad | Presencial | | Programa | Química (RD 99/2011) | | Mención internacional | Solicitada | | Resumen | Los micromotores son dispositivos micrométricos que presentan propulsión autónoma empleando diversas fuentes de energía, como pueden ser energía química, radiación electromagnética o campos magnéticos. Desde su concepción a finales del siglo XX, esta tecnología ha procurado, como fin último, emular los movimientos exhibidos por enjambres de organismos naturales con el fin de llevar a cabo una amplia diversidad de tareas de manera colectiva.
Con tal fin, el empleo de plataformas bioinspiradas en el proceso de fabricación de micromotores se erige como una alternativa en detrimento de las aproximaciones meramente sintéticas. Estos modelos bioinspirados se presentan como una alternativa viable para abordar diferentes problemáticas actuales, como es el caso de las enfermedades bacterianas.
El objetivo principal de esta Tesis Doctoral ha sido diseñar y desarrollar micromotores de bioinspiración evolutiva como tecnología disruptiva para abordar las enfermedades bacterianas desde la perspectiva del diagnóstico, la prevención y el tratamiento.
Para tal fin, en primer lugar, se propusieron por una parte, micromotores Janus magnéticos funcionalizados con virus bacteriófagos como elementos de reconocimiento altamente selectivo para la captura, detección y cuantificación de cepas bacterianas, y, por otra, péptidos antimicrobianos (Magainin I) para la inactivación y captura bacterianas de amplio espectro en el marco de hacer frente a infecciones concomitantes.
En una segunda aproximación conceptual, se llevó a cabo el diseño y caracterización de micromotores biotemplados basados en bacterias para el tratamiento y prevención de enfermedades bacterianas. Estos micromotores fueron decorados con nanopartículas de hierro para dotarles de propiedades magnéticas y con oxicloruro de bismuto como material fotocatalítico con capacidad de generación de especies reactivas de oxígeno bajo la acción de radiaciones no ionizantes. Estas especies demostraron su eficacia para inhibir el crecimiento bacteriano, así como para eliminar biopelículas bacterianas crecidas sobre materiales comúnmente empleados en la fabricación de prótesis. Adicionalmente, estos micromotores biotemplados basados en bacterias fueron modificados con una enzima acilasa en su superficie con el fin de interferir en el proceso de quorum-sensing bacteriano. La eliminación de moléculas autoinductoras bacterianas, en conjunción con el movimiento continuo del micromotor para imposibilitar la adhesión inicial de éstas, logró inhibir completamente la formación de biopelículas bacterianas. Finalmente, se exploraron micromotores biohíbridos empleando la microalga Chlamydomonas reinhardtii como elemento propulsivo y fototáctico, como máximo exponente conceptual de bioinspiración. Estos micromotores funcionalizados con la enzima fosfotriesterasa permitieron la descontaminación fotodirigida de superficies de interés contaminadas con compuestos organofosforados, así como la degradación de estos en medios acuáticos con gran eficiencia.
Estos resultados ponen de manifiesto el extraordinario potencial de la tecnología de micromotores para contribuir al desarrollo de nuevas estrategias que hagan frente a las infecciones bacterianas y, en consecuencia, poder seguir abordando uno de los mayores retos actuales en salud pública: la creciente resistencia a los antibióticos. |
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