• Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid, la Universidad Autónoma de Madrid y la Universidad de California en Santa Bárbara proponen nuevas estrategias para combatir las biopelículas bacterianas, estructuras que protegen a las bacterias de los antibióticos y que son responsables de infecciones persistentes y difíciles de tratar

 

• Los hallazgos, publicado en la revista Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, podrían ser clave para diseñar terapias más efectivas y menos invasivas

 

Madrid, 2 de febrero de 2026.- Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y la Universidad de California en Santa Bárbara (UC Santa Barbara) han realizado un avance clave en la lucha contra las infecciones crónicas asociadas a implantes médicos, a través de la modelización matemática de las biopelículas bacterianas. Este estudio, publicado en la revista Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, propone una solución para contrarrestar la resistencia bacteriana y mejorar la efectividad de los tratamientos antibióticos.

Las biopelículas son comunidades bacterianas que se adhieren a superficies húmedas y están protegidas por una capa de sustancias que ellas mismas secretan, lo que las hace hasta 1.000 veces más resistentes a los antibióticos convencionales. Esta resistencia es especialmente problemática en el contexto de implantes médicos, donde las infecciones crónicas pueden derivar en complicaciones graves como sepsis o la necesidad de retirar el implante.

La investigación -parcialmente financiada con fondos del proyecto MICINN-AEI PID2024-155528OB-C21-presenta modelos matemáticos que simulan cómo las bacterias dentro de una biopelícula responden a los antibióticos en función de su ubicación, ya que las bacterias de las capas externas son más activas y sensibles a los antibióticos, mientras que las de las capas internas están en un estado "dormido" y mucho menos accesibles a estos tratamientos. A través de simulaciones, los investigadores han demostrado que la combinación de antibióticos dirigidos tanto a las capas superficiales como a las profundas puede eliminar completamente las biopelículas, lo que abre nuevas posibilidades para erradicar infecciones crónicas en implantes médicos.

Además, los investigadores han optimizado el protocolo de administración de antibióticos, proponiendo dosis que se mantienen bajas y se incrementan progresivamente a lo largo del tratamiento. Este enfoque minimiza los efectos secundarios y la toxicidad para los pacientes, a diferencia de los tratamientos convencionales que requieren dosis altas y prolongadas, lo que puede generar efectos adversos y fomentar la resistencia bacteriana.

Este trabajo también plantea un paralelismo interesante con el tratamiento de tumores, cuya estructura estratificada, con células activas en la parte externa y células inactivas en el interior, recuerda a la organización de las biopelículas. La combinación de terapias dirigidas a las capas externas e internas de las células tumorales podría, en teoría, mejorar la eficacia de los tratamientos oncológicos al reducir los efectos secundarios.

Con estos avances, la investigación realizada por los equipos de la UCM, UAM y UC Santa Bárbara ofrece nuevas perspectivas en la lucha contra infecciones crónicas, no solo en el ámbito de los implantes médicos, sino también en otras patologías que presentan estructuras similares a las biopelículas bacterianas.

 

^{Arriba izquierda: una biopelícula. Arriba derecha: biopelícula tras aplicar un antibiótico estándar, de tipo penicilina, que ataca las bacterias activas en capas externas. Abajo izquierda: biopelícula tras aplicar un antibiótico de tipo colistina, que ataca las bacterias en estado durmiente en el interior. Abajo derecha: biopelícula tras aplicar una combinación de ambos. Las zonas verdes contienen células vivas. Las zonas rojas son bacterias muertas}

 

<sub>Referencias bibliográficas: Driving biofilms to finite time extinction by antibiotic cocktails, B. Birnir, A. Carpio, G. Duro, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 152, 109362, 2026
doi: 10.1016/j.cnsns.2025.109362

Immersed boundary approach to biofilm spread on surfaces, A. Carpio, R. González-Albaladejo, Communications in Computational Physics 31(1), 257-292, 2022
doi: 10.4208/cicp.OA-2021-0039
 
Dynamic energy budget approach to evaluate antibiotic effects on biofilms, B. Birnir, A. Carpio, E. Cebrián, P. Vidal, Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 54, 70-83, 2018
doi: 10.1016/j.cnsns.2017.05.016</sub>

 

 

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