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ISSN-e: 2683-3360
TECNOCIENCIA CHIHUAHUA, Vol. XX (2026), enero-diciembre, e2312
https://revistascientificas.uach.mx/index.php/tecnociencia
Artículo de Revisión
Terapia antibacteriana: de los antibióticos
convencionales a los metalofármacos frente a la
resistencia bacteriana
Antibacterial therapy: From conventional antibiotics to metallodrugs
against bacterial resistance
*Correspondencia: Correo electrónico: viviana.reyes@unison.mx (Viviana Reyes-Márquez)
DOI: https://doi.org/10.54167/tch.v20i1.2312
Recibido: 28 de abril de 2026; Aceptado: 01 de septiembre de 2026
Publicado por la Universidad Autónoma de Chihuahua, a través de la Dirección de Investigación y Posgrado.
Editor de Sección: Dr. Johan Mendoza-Chacón
Resumen
Este artículo de revisión aborda la evolución de los antibióticos y las estrategias actuales para
enfrentar la resistencia bacteriana. Se sitúa el tema desde el uso histórico de sustancias
antimicrobianas hasta la consolidación del concepto moderno de antibiótico. Se describe su
clasificación por estructura y por mecanismo de acción, haciendo énfasis en blancos esenciales: pared
celular, síntesis de ácidos nucleicos, vías metabólicas y síntesis de proteínas. Se revisan brevemente
los mecanismos de resistencia intrínseca, adquirida y adaptativa, como modificaciones del blanco,
reducción de permeabilidad, bombas de eflujo, inactivación enzimática y biofilms. Finalmente, se
compendian investigaciones donde antibióticos convencionales se coordinan con centros metálicos
(p. ej., Cu(II), Zn(II), Co(II), Ni(II), entre otros), con el objetivo de mejorar solubilidad, estabilidad y,
en algunos casos, potenciar la actividad frente a bacterias Gram positivas y negativas. En conjunto,
Michelle D. Acosta-Encinas1 , David O. Corona-Martínez2 , Maritza L. Álvarez-Ainza2 ,
Karen Ochoa Lara1 , Juan Carlos Gálvez-Ruíz2 , Josué Juárez3 ,
David Morales-Morales4, Viviana Reyes-Márquez2*
1 Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales. Universidad de Sonora. Blvd. Luis Encinas y
Rosales s/n. Hermosillo, Son. CP 83000.
2 Departamento de Ciencias Químico-Biológicas. Universidad de Sonora. Blvd. Luis Encinas y Rosales s/n.
Hermosillo, Son. CP 83000.
3 Departamento de Física. Universidad de Sonora. Blvd. Luis Encinas y Rosales s/n. Hermosillo, Son. CP
83000.
4 Instituto de Química. Universidad Nacional Autónoma de México. Cd. Universitaria, Circuito Exterior,
Coyoacan, Ciudad de México CP 04510.
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estos enfoques buscan reposicionar fármacos conocidos mediante química de coordinación y
formulación avanzada, con evaluación rigurosa de eficacia.
Palabras clave: antibiótico, complejo metálico, resistencia bacteriana, antibacteriano, bacterias.
Abstract
This review article discusses the evolution of antibiotics and current strategies to address bacterial
resistance. The topic is framed from the historical use of antimicrobial substances to the consolidation
of the modern concept of antibiotics. Antibiotics are classified by structure and mechanism of action,
emphasizing essential targets: the cell wall, nucleic acid synthesis, metabolic pathways, and protein
synthesis. The review also briefly covers mechanisms of intrinsic, acquired, and adaptive resistance,
such as target modification, reduced permeability, efflux pumps, enzymatic inactivation, and
biofilms. Finally, it compiles studies in which conventional antibiotics are coordinated to metal
centers (e.g., Cu(II), Zn(II), Co(II), Ni(II) among others) to improve solubility and stability and, in
some cases, enhance activity against Gram-positive and Gram-negative bacteria. Overall, these
approaches aim to reposition known drugs through coordination chemistry and advanced
formulation, supported by rigorous efficacy assessment.
Keywords: antibiotic, metal complex, bacterial resistance, antibacterial, bacteria.
1. Introducción
El estudio y uso de sustancias de diversos orígenes para tratar infecciones humanas se ha
explorado durante siglos. Si bien se reconoce que los compuestos de naturaleza orgánica han
predominado en esta área, se ha demostrado que los metales y sus complejos también desempeñan
un papel relevante en el ámbito de la salud y actualmente son objetivos prioritarios para diversos
grupos de investigación. En las últimas dos décadas, se ha observado un incremento significativo en
la resistencia de ciertas bacterias a los antibióticos convencionales. El grupo de patógenos
originalmente clasificado bajo el acrónimo ESKAPE que incluye a Enterococcus faecium, Staphylococcus
aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa y Enterobacter spp. fue
catalogado como prioritario debido a la gravedad de sus infecciones y su facilidad de transmisión.
Con las actualizaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS), se han añadido a este listado
otros microorganismos como Helicobacter pylori, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli y Salmonella
spp., debido a su alta resistencia a la mayoría de los fármacos disponibles. La OMS ha declarado esta
situación como una prioridad sanitaria, estimando que, para el año 2050, las bacterias con
mecanismos de multirresistencia podrían causar al menos 39 millones de muertes [Giono et al., 2020,
Paho.org, 2021].
La Agenda para el Desarrollo Sostenible 2030 postula 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS),
con 169 metas orientadas a las personas, el planeta, la prosperidad, la paz y la creación de alianzas.
En particular, el objetivo 3, "Salud y bienestar", tiene como ejes principales el combate de epidemias
y enfermedades transmisibles, la promoción de la cobertura sanitaria universal y el acceso a
medicamentos y vacunas seguras y asequibles para todos. Para alcanzar estas metas, es necesario
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aumentar la inversión en sistemas sanitarios y fortalecer la investigación para el desarrollo de nuevos
fármacos.
En este contexto, parte de la comunidad científica se ha enfocado en el diseño de nuevas estrategias
terapéuticas y en la síntesis de compuestos con potencial clínico. Una de las primeras tácticas fue la
combinación de dos antibióticos para buscar un efecto sinérgico; sin embargo, esto incrementa los
costos y, en ocasiones, el tiempo de tratamiento. Lamentablemente, esta opción presenta
limitaciones, ya que muchos agentes etiológicos han desarrollado multirresistencia, un problema de
salud pública mundial que afecta a personas de todas las edades y orígenes. Ante esto, se están
explorando otras estrategias, como la modificación de la estructura química de antibióticos
comerciales para potenciar su eficacia, así como la formación de complejos de coordinación con el
fin de analizar si logran incrementar la actividad antibacteriana e inhibir los mecanismos de
resistencia.
2. Historia y evolución
A lo largo de la historia de la medicina se reconocen diversos aportes de gran importancia en
esta área. Por ejemplo, alrededor del siglo II, Galeno realizaba algunas preparaciones medicinales
basadas en plantas y minerales para tratar diversas enfermedades. No obstante, estas preparaciones
no contaban con información alguna sobre su composición ni concentración. Paracelso en el siglo XVI
marcó el inicio de la medicina experimental mostrando interés en la composición del ingrediente
activo en cada formulación, así como la importancia de conocer la cantidad que debería suministrarse
para tratar una enfermedad causada por agentes externos, como patógenos y toxinas. Esto dio origen
al término “dosis”. Se considera que la evolución de los antibióticos y su uso durante esa época tuvo
pocos avances. En el siglo XIX, Louis Pasteur sentó las bases de la Teoría Microbiana en la cual
menciona “las enfermedades contagiosas deben su existencia a causas semejantes”, haciendo
referencia a la trascendencia de los microorganismos en la salud humana. Sin embargo, con el
descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming (1928), se inició una época de gran revolución
en el mundo de los antibióticos, aunque dicho término fue acuñado por el microbiólogo Selman
Waksman en 1941. Waksman definió a un antibiótico como una sustancia producida por un
microorganismo que es capaz de contrarrestar el crecimiento de otros microorganismos; en la
actualidad la OMS define a un antibiótico como un medicamento que se utiliza para prevenir y tratar
las infecciones causadas por bacterias y actúa matando o inhibiendo su crecimiento [Foti et al., 2021,
Who.org, 2026]. Los primeros antibióticos descubiertos y empleados fueron la penicilina (pertenece
al grupo de los -lactámicos), las sulfonamidas, la estreptomicina (aminoglucósidos), cefalosporinas.
Los antibióticos se pueden agrupar de varias formas, por ejemplo, de acuerdo con su estructura
química, por su mecanismo de acción, por su clase y espectro o por el efecto bactericida o
bacteriostático. Los antibióticos que tienen efecto bacteriostático son los que detienen el crecimiento
bacteriano y su replicación, mientras que los bactericidas destruyen por completo a las bacterias
[Belloso, 2009, Camacho, 2023].
Posterior al primer uso y caso de éxito de los antibióticos, una gran variedad de compuestos fue
utilizada para tratar infecciones. Aunque la mayoría de estos compuestos eran de naturaleza
orgánica, existen reportes en los cuales se incluyen complejos metálicos. Por ejemplo, el salvarsan,
medicamento utilizado a inicios del siglo XX para tratar la sífilis, es un compuesto organometálico
de arsénico (Fig. 1a). Posteriormente este tratamiento fue sustituido por un complejo con bismuto y
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alrededor de 1940 por la penicilina. Otros ejemplos de complejos metálicos usados en el tratamiento
de enfermedades son los complejos de oro para tratar la artritis reumatoide (auranofin), complejos
de platino (cisplatino, oxaliplatino), como terapia contra diferentes tipos de cáncer, complejos con
hierro para tratar la malaria (ferroquina), entre otros (Figs. 1b-e, respectivamente) [House y House,
2016].
Figura 1. Estructuras químicas de los metalofármacos a) salvarsán, b) auranofin, c) cisplatino, d) oxaliplatino,
e) ferroquina.
Figure 1. Chemical structures of metallopharmaceuticals a) salvarsan, b) auranofin, c) cisplatin, d) oxaliplatin,
e) ferroquine.
Aunque se ha demostrado la utilidad de los metales en diversos campos de la medicina, el diseño y
la síntesis de antibióticos siguen siendo una disciplina casi exclusiva de los compuestos orgánicos.
No obstante, ante la creciente demanda de sustancias más eficaces contra las infecciones bacterianas,
ha surgido un notable interés en el diseño y la preparación de complejos metálicos para su evaluación
como agentes antibacterianos. Ante la interrogante de por qué los complejos metálicos representan
una alternativa viable, diversos estudios recientes han demostrado que la actividad biológica de
ciertas moléculas orgánicas se potencia significativamente al formar un complejo metálico. Según la
literatura científica, esta mejora en la actividad podría atribuirse al aumento de la lipofilicidad, la
modulación de la carga eléctrica y la reducción de la toxicidad del compuesto. La elección del metal
para formar estos complejos de coordinación dependerá, en gran medida, de las características
estructurales del antibiótico elegido, el cual actuará como ligante. Entre los factores críticos a
considerar se encuentran la presencia, el número y el tipo de átomos donadores, la solubilidad, la
geometría molecular y el estado de oxidación, entre otros. Dada la gran diversidad de antibióticos
existentes y sus variados mecanismos de acción, a continuación, se abordarán los aspectos más
relevantes sobre este tema, así como los principales avances en la investigación actual.
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3. Clasificación y mecanismo de acción de los antibióticos
Los antibióticos se pueden clasificar según su estructura molecular, su modo de acción y su
espectro de actividad. Según su estructura molecular se agrupan en -lactámicos, aminoglucósidos,
macrólidos, tetraciclinas, fluoroquinolonas, por mencionar algunos. El modo de acción se refiere a la
inhibición de los procesos vitales de la célula bacteriana que incluyen, la síntesis de la pared celular,
la síntesis de proteínas, la síntesis de ácidos nucleicos y el bloqueo de vías metabólicas
fundamentales. Hay dos tipos de actividades, los bactericidas (que son capaces de matar bacterias) y
los bacteriostáticos (capaces de inhibir el crecimiento de las bacterias).
Los antibióticos se clasifican por su estructura y actúan mediante el bloqueo de funciones vitales, este
conocimiento molecular es fundamental para optimizar los tratamientos médicos y enfrentar el
desafío global que representa la resistencia bacteriana. En la Fig. 2, se muestra un esquema que
resume las vías de acción de los antibióticos descritos aquí.
Figura 2. Principales rutas de inhibición de antibióticos. Basado en Etebu, 2016.
Figure 2. Main routes of antibiotic inhibition. Based on Etebu, 2016.
3.1 Antibióticos que inhiben la síntesis de la pared celular
La pared celular de las bacterias está compuesta por peptidoglicano, compuesto por azúcares
(N-acetilglucosamina y ácido N-acetilmurámico), y cadenas cortas de aminoácidos, lo que le
proporciona estructura, flexibilidad, rigidez y protección osmótica. Los antibióticos que actúan sobre
la pared celular son generalmente bactericidas [Dowling, 2017]. Dentro de este grupo encontramos a
la familia de compuestos conocidos como -lactámicos, los ejemplos más importantes son las
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penicilinas, cefalosporinas y carbapenemes. La característica principal de estas moléculas es el anillo
lactámico que imita la secuencia del precursor de la pared celular. Estos compuestos se unen
covalentemente mediante el grupo carbonilo del anillo a un residuo de serina de las transpeptidasas
(proteínas de unión a penicilina). Al inactivar estás enzimas, evitan el entrecruzamiento de las
unidades de peptidoglicano, lo que ocasiona la lisis celular [Kırmusaoğlu, 2019]. Debido a este
mecanismo de acción, los β-lactámicos presentan una elevada eficacia frente a bacterias en fase de
crecimiento activo. Sin embargo, la aparición y diseminación de β-lactamasas, así como las
modificaciones en las proteínas de unión a penicilina (PBPs), han reducido considerablemente la
eficacia de estos antibióticos y representan uno de los principales mecanismos responsables de la
resistencia bacteriana frente a esta familia de compuestos [Veeraraghavan, 2023].
Otro tipo de compuestos que presentan este modo de acción son los glicopéptidos y
lipoglicopéptidos, como la vancomicina y la telavancina, que actúan inhibiendo la síntesis del
peptidoglicano en las etapas tardías. Estos se unen a la parte terminal de los precursores del péptido
mediante su porción aglicona, lo que genera un impedimento estérico que bloquea la actividad de
las transpeptidasas y las transglicosilasas. En el caso de los lipoglicopéptidos tienen un mecanismo
dual, ya que además causa la desestabilización y permeabilización de la membrana debido a la unión
a su porción hidrofóbica a la pared celular de la bacteria [Etebu y Arikekpar, 2016].
La bacitracina, un antibiótico de la familia de los polipéptidos, detiene el transporte de los precursores
del peptidoglicano al inhibir el reciclaje del transportador lipídico bactoprenol. Por su parte, la
daptomicina interactúa con la membrana citoplasmática de bacterias Gram positivas en presencia de
calcio, provocando despolarización de la membrana, pérdida del potencial de membrana y,
finalmente, muerte celular [Bubna, 2025].
Las polimixinas actúan sobre la membrana externa de bacterias Gram negativas mediante la
interacción con el lipopolisacárido (LPS), alterando su integridad y aumentando la permeabilidad
celular. Por otro lado, el etambutol inhibe la síntesis de arabinogalactano, componente esencial de la
pared celular de Mycobacterium tuberculosis, mientras que la isoniazida y la etionamida bloquean la
biosíntesis de ácido micólico, indispensable para la estructura y virulencia de las micobacterias
[Bubna, 2025].
3.2 Antibióticos que inhiben la síntesis de ácidos nucleicos
Estos antibióticos interfieren con la replicación y transcripción del ADN. Entre los principales
representantes de este grupo se encuentran las fluoroquinolonas y las rifamicinas, así como rifabutina
y metronidazol [Bubna, 2025]. Las primeras inhiben la topoisomerasa, y su blanco principal en las
bacterias Gram negativas es la topoisomerasa II (ADN girasa) y en las Gram positivas, la
topoisomerasa IV [Dowling, 2017]. La inhibición de estas enzimas impide el adecuado
desenrollamiento y segregación del ADN durante la replicación, generando roturas irreversibles en
el material genético que culminan con la muerte celular bacteriana [Hooper y Jacoby, 2016]. Por otra
parte, las fluoroquinolonas se unen al complejo ADN-enzima, estabilizan la estructura e impiden el
resellado lo que genera la muerte celular y las rifamicinas, inhiben el inicio de la transcripción al
unirse a la subunidad de la ARN polimerasa [Kırmusaoğlu, 2019].
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3.3 Bloqueo de vías metabólicas fundamentales
Estos compuestos actúan como análogos estructurales que bloquean rutas esenciales. Por su
similitud con el sustrato habitual, “engañan” a las proteínas involucradas. Como ejemplo tenemos
las sulfonamidas y el trimetoprim, los cuales bloquean la síntesis de ácido fólico (ácido
tetrahidrofólico), vital para la síntesis de ácidos nucleicos y aminoácidos. Las sulfonamidas son
análogos del ácido p-aminobenzoico e inhiben la enzima dihidropteroato sintetasa. El trimetoprim
inhibe a la enzima dihidrofolato reductasa en el paso posterior. Regularmente ambos antibacterianos
se utilizan combinados por su sinergia [Etebu y Arikekpar, 2016]. La combinación de ambos fármacos
produce una inhibición secuencial de la vía de biosíntesis del ácido fólico, lo que incrementa la
eficacia antibacteriana y disminuye la probabilidad de desarrollo de resistencia en comparación con
el uso de cada compuesto por separado [Masters, 2003].
3.4 Antibióticos que inhiben la síntesis de proteínas
Estos fármacos tienen como blanco el ribosoma 70S bacteriano, que se compone de las
subunidades 30S (que inicia la síntesis), y 50S (que cataliza el enlace peptídico). Los antibióticos que
involucran a la subunidad 30S son los aminoglucósidos y las tetraciclinas. Los primeros se unen al
16S ARNr y causan la lectura errónea del código genético y la terminación prematura de la
traducción. Su transporte es energía-dependiente (requiere un potencial eléctrico de membrana). Las
tetraciclinas, inhiben la fijación del aminoacil ARNt al sitio A del ribosoma y generalmente es un
bacteriostático [Torrence e Isaacson, 2003; Van Bambeke, et al., 2010; Bubna, 2025].
Por otro lado, tenemos a las moléculas cuyo blanco es la subunidad 50S, como los macrólidos que se
unen al centro peptidil transferasa (ARNr 23S) y ocasionan el bloqueo de la translocación del
péptido. También están las lincosamidas y las estreptograminas, que actúan de forma similar a los
macrólidos, ya que interfieren la síntesis de proteínas. El cloranfenicol, inhibe de forma competitiva
la actividad de la peptidil transferasa, lo que evita la unión correcta al ARNt. Las oxazolidinonas
actúan de manera semejante, al unirse al ARN en una etapa temprana, lo que previene la formación
del complejo de iniciación de la traducción (ARNm, ARNt met y la subunidad 50S) [Kapoor, et al.,
2017].
4. Mecanismos de resistencia bacteriana
Los mecanismos de resistencia bacteriana son estrategias biológicas (genéticas, bioquímicas,
fisiológicas), que desarrollan las bacterias con la finalidad de sobrevivir a los efectos de los
antibióticos, evitando que estos funcionen de manera óptima. Los mecanismos de resistencia de los
microorganismos son variables (alteraciones en las enzimas, bombas de eflujo, pérdida de porinas,
entre otros), y la mayoría de estos se deben a mutaciones cromosómicas. También estos genes de
resistencia se han encontrado en plásmidos, y algunos de estos elementos tienen la capacidad de
moverse y transmitirse entre bacterias de la misma o de diferente especie, lo que ha provocado gran
resistencia ante fluoroquinolonas, cefalosporinas, carbapenémicos y colistina (Durán, 2018). Los
mecanismos de resistencia bacteriana pueden clasificarse de manera general en tres tipos: resistencia
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intrínseca, resistencia adquirida y resistencia adaptativa, cada tipo de mecanismo representa una
estrategia de las bacterias para evadir el efecto antibacteriano de los antibióticos.
4.1 Resistencia intrínseca
La resistencia intrínseca es una característica innata de cada especie bacteriana, derivada de
elementos cromosómicos esenciales que forman parte de su biología basal. Este tipo de resistencia
está asociada a barreras estructurales propias, como los lipopolisacáridos (LPS), en bacterias Gram
negativas, así como a la presencia constitutiva de genes de resistencia antimicrobiana (ARG), y
mecanismos de defensa naturales (Fig. 3). Entre sus rasgos más representativos se incluyen la
producción de enzimas β-lactamasas, la actividad de bombas de eflujo encargadas de expulsar
agentes antimicrobianos y modificaciones o variaciones estructurales que limitan la penetración o
acumulación de antibióticos, incluyendo alteraciones en la permeabilidad de la envoltura celular
[Elshobary, et al., 2025].
Figura 3. Tipos de resistencia intrínseca (modificada y reproducida de Ho et al., 2025).
Figure 3. Types of intrinsic resistance (modified and reproduced from Ho et al., 2025).
4.2 Resistencia adquirida
La resistencia adquirida surge principalmente a partir de la transferencia horizontal de
material genético (HGT) entre especies bacterianas, lo que favorece la rápida diseminación de
determinantes de resistencia entre distintas cepas. Este proceso permite que las bacterias incorporen
nuevos genes mediante mecanismos como la transformación, conjugación y transducción, facilitando
la adquisición y propagación de genes de resistencia antimicrobiana (ARG). La HGT confiere a las
poblaciones bacterianas la capacidad de desarrollar resistencia a antibióticos en tiempos
considerablemente más cortos, acelerando su adaptación frente a la presión selectiva ejercida por los
agentes antimicrobianos (Fig. 4) [Elshobary et al., 2025].
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Figura 4. Tipos de resistencia adquirida (modificada y reproducida de Ho et al., 2025).
Figure 4. Types of acquired resistance (modified and reproduced from Ho et al., 2025).
4.3 Resistencia adaptativa
La resistencia adaptativa surge como una respuesta fenotípica transitoria activada por las
bacterias frente al estrés inducido por la exposición a antibióticos. Este tipo de resistencia involucra
mecanismos multifactoriales que permiten la supervivencia bacteriana mediante la reprogramación
temporal de procesos celulares y metabólicos. Entre los mecanismos adaptativos más relevantes se
encuentran la formación de biopelículas (biofilms), la disminución reversible de la permeabilidad de
la membrana (por alteración de porinas o cambios en la envoltura celular), la activación o
sobreexpresión de bombas de eflujo, así como modificaciones temporales del blanco molecular del
antibiótico y la inducción de mecanismos enzimáticos de defensa (Fig. 5). La convergencia y acción
sinérgica de estos procesos confiere a las bacterias un estado de tolerancia incrementada, lo que puede
resultar en una reducción drástica de la eficacia antibiótica, donde el efecto de los compuestos
antimicrobianos se vuelve mínimo o clínicamente indetectable, favoreciendo la persistencia de la
infección [Elshobary et al., 2025].
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Figura 5. Tipos de resistencia adaptativa (reproducida de Ho et al., 2025).
Figure 5. Types of adaptative resistance (reproduced from Ho et al., 2025).
5. Investigaciones recientes de compuestos antimicrobianos con
centros metálicos
Como se mencionó anteriormente, uno de los caminos que han tomado algunos grupos de
investigación es trabajar con moléculas que posean esta actividad biológica conocida, como los
antibióticos disponibles comercialmente, y a partir de esto, tratar de mejorar su actividad mediante
la formación de complejos de coordinación con algunos metales como Cu(II), Zn(II), Co(II) o Ni(II).
5.1 Complejos metálicos con sulfamidas
Dentro del grupo de las sulfamidas se encuentran el sulfatiazol, sulfadiazina y el
sulfametoxazol. Este grupo de antibióticos se reconocen por ser empleados para tratar una gran
variedad de infecciones principalmente de tipo bacteriano y en menor medida de tipo parasitario o
micótico. Hace algunos años, el grupo de investigación de Regupathy y Nair (2014) estudió el impacto
del cobre en la estabilidad y la actividad biológica de estos antibióticos. Para ello, sintetizaron
complejos de cobre (II) con sulfatiazol y diversos ligantes, tales como glicina y ácido
diaminopropanoico (Fig. 6a). La actividad antimicrobiana se evaluó mediante la técnica de difusión
en disco, midiendo el halo de inhibición de crecimiento (en mm), frente a la bacteria Gram negativa
Salmonella typhi, la levadura Saccharomyces cerevisiae y los hongos Lasiodiplodia theobromae y Fusarium
oxysporum, utilizando ampicilina como control positivo. Los resultados demostraron que los
complejos de cobre con sulfatiazol presentan una mayor eficacia en la reducción del crecimiento de
estos microorganismos, superando tanto al sulfatiazol libre como al antibiótico utilizado como
control. Si bien estos hallazgos resultan alentadores, el reporte carece de estudios detallados sobre las
concentraciones mínimas inhibitorias (CMI) necesarias para eliminar los patógenos, un dato
farmacológico fundamental para evaluar su viabilidad en aplicaciones clínicas [Regupathy y Nair,
2014].
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En 2017 Rizotto y colaboradores prepararon complejos de cobalto (II) con sulfatiazol (Fig. 6b). Los
autores llevaron a cabo pruebas de inhibición de crecimiento frente a Staphylococcus aureus sensible a
meticilina ATCC 29213, S. aureus resistente a meticilina ATCC 4330, Gram negativas Escherichia coli
ATCC 25922, LM1-E. coli, LM2-E. coli y Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, las levaduras Candida
albicans ATCC 10231, Candida tropicalis C131, Saccharomyces cerevisiae ATCC 9763, Cryptococcus
neoformans ATCC 32264; y frente los hongos filamentosos Aspergillus fumigatus ATCC 26934,
Aspergillus flavus ATCC9170, Aspergillus niger ATCC 9029; y los dermatofitos Microsporum gypseum
C115, Trichophyton rubrum C113, T. mentagrophytes ATCC 9972. Como controles positivos para
bacterias usaron cefotaxima y para el crecimiento micótico anfotericina B, ketoconazol y terbinafina.
Los complejos se prepararon en dimetil sulfóxido (DMSO), en concentraciones de 10-100 µg/mL.
Después de esto los autores determinaron la concentración mínima inhibitoria (CMI) de sus
compuestos, la cual es la concentración más baja de un fármaco necesaria para inhibir el crecimiento
de un microorganismo. Los resultados demostraron que tiene mayor actividad el complejo metálico
que el sulfatiazol libre, sin embargo, estos complejos aún no son capaces de inhibir completamente
el crecimiento de hongos o bacterias bajo las mismas condiciones que los antibióticos que se usaron
como controles positivos. Un punto que hay que destacar es que estos dos trabajos con sulfatiazol se
llevaron a cabo usando condiciones diferentes, es decir, no se pueden comparar directamente el efecto
observado ya que las concentraciones empleadas difieren bastante entre sí [Pontoriero et al., 2017].
Figura 6. Estructura química de: a) Complejo sulfatiazol con cobre, b) Sulfatiazol.
Figure 6. Chemical structure of: a) sulfathiazole complex with copper, b) Sulfathiazole.
5.2 Complejos metálicos con fluoroquinolonas
Otro grupo de antibióticos de gran importancia es el de las quinolonas, particularmente las
fluoroquinolonas han sido ampliamente estudiadas y utilizadas. Estos antibióticos de tipo sintético
originalmente se utilizaron para combatir infecciones de tipo bacteriano, sin embargo, su uso se
extendió a otros patógenos dada su buena actividad. Estos se reconocen como compuestos con
actividad antimicrobiana hacia cepas resistentes a penicilinas y tetraciclinas. Dentro de este grupo se
encuentran varios antibióticos conocidos y empleados habitualmente como la lomefloxacina,
ciprofloxacina y levofloxacina. Con el objetivo de analizar los cambios en la actividad biológica de la
lomefloxacina, el grupo de Mohamed (2023) preparó una serie de complejos metálicos de este
antibiótico con cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, zinc, torio y uranio (Fig. 7a). Los
autores midieron los halos de inhibición de crecimiento de bacterias y hongos que provocan estos
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compuestos en las cepas estudiadas, las cuales fueron una bacteria Gram negativa Escherichia coli, una
bacteria Gram positiva Staphylococcus aureus, el hongo filamentoso Aspergillus flavus y la levadura
Candida albicans. Al igual que en otros estudios, con fines comparativos se emplearon controles
positivos y negativos, como antibióticos de efecto conocido que en este caso fueron tetraciclina y
anfotericina B y el disolvente empleado (DMSO), los cuales fueron usados a la misma concentración
que los complejos estudiados (100 µg/mL). A partir de este ensayo se observó que de manera general
los complejos preparados por este grupo de investigación, tienen mejor efecto que el antibiótico sin
metal. No obstante, para el caso de A. flavus, ningún compuesto probado mostró efecto sobre el
crecimiento del hongo (0 mm), ni libre, ni en forma de complejo, solamente anfotericina B logró
inhibir su crecimiento. En el caso de la levadura C. albicans, todos los complejos fueron competitivos
o ligeramente superiores a la lomefloxacina, sin embargo, no superaron el efecto de anfotericina B.
Para las bacterias, se observó que tienen mejor efecto que la lomefloxacina y que el antibiótico control
logrando aumentar un 30 % el halo de inhibición para E. coli y un 58 % para S. aureus. Este resultado
muestra la ventaja de la incorporación del metal en la estructura del antibiótico, para inhibir el
crecimiento de bacterias, pero aparentemente no para hongos filamentosos. Para este sistema
estudiado los mejores resultados se observaron con Cu(II), Mn(II) y Co(II) [Abd El-Halim et al., 2014].
Posteriormente Horozić y colaboradores (2018), usaron la ciprofloxacina para obtener complejos con
cobalto, níquel y manganeso (Fig. 7b). Los autores evaluaron la capacidad antibacteriana de estos
nuevos complejos frente a cepas Gram positivas, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Enterococcus
faecalis ATCC 51299 y Gram negativas, Escherichia coli 25922 y Salmonella enteritiditis ATCC 13076. Los
resultados al medir los halos de inhibición de crecimiento bacteriano demostraron que los complejos
metálicos tienen prácticamente el mismo efecto que la ciprofloxacina, con rangos de 1-2 mm de
diferencia en los halos de inhibición, a excepción del complejo con níquel para el cual en todos los
casos fue el de menor actividad biológica [Horozić et al., 2018]. Estos resultados difieren ligeramente
de los obtenidos por el grupo de investigación de Supuran (2005), quienes previamente reportaron
la síntesis de complejos de ciprofloxacina con Co(II), Cu(II), Ni(II) y Zn(II) para los cuales, utilizando
las mismas concentraciones que Horozić y colaboradores (2018), en todos los casos obtuvieron halos
de inhibición mayores que el antibiótico libre y particularmente para los complejos con cobre y zinc
los resultados fueron mejores. Es importante mencionar que la concentración a la cual se usaron los
complejos de Horozić y colaboradores (2018), y Supuran y colaboradores (2005), fue solamente de 1
mg/mL la cual es menor a lo reportado por otros grupos de investigación. El daño bacteriano causado
por el cobre se explica mediante varias teorías, entre ellas se destaca la capacidad de los iones cúpricos
y cuprosos para generar especies reactivas de oxígeno (ROS), lo que se sustenta en la desregulación
de los genes encargados de eliminar las ROS tras la exposición al cobre [Bozic et al., 2023, Chohan et
al., 2005].
Otra fluoroquinolona estudiada es la enrofloxacina, la cual es empleada para tratar infecciones
bacterianas como las de tracto urinario y su uso en animales ha sido aprobado. Su administración
habitualmente es vía oral o intravenosa. Chaturvedi et al., (2023), prepararon complejos de níquel
con enrofloxacina y un derivado de la cumarina (Fig. 7c). Los autores determinaron la CIM de los
compuestos mediante el método de microdilución en caldo, frente a las cepas de bacterias Gram
positivas Bacillus subtilis, Streptococcus pyogenes, Gram negativas Escherichia coli, Pseudomonas
aeruginosa, la levadura Candida albicans y el hongo filamentoso Aspergillus niger. Las observaciones
mostraron que en todos los casos el complejo con níquel tuvo mejores resultados que en ausencia del
metal, y particularmente el efecto es mejor para bacterias que para los hongos estudiados, sin
embargo, esto aún no es suficiente para igualar el efecto de inhibición de los controles usados
(norfloxacina para bacterias, nistatina y fluconazol para hongos) [Prajapati y Chaturvedi, 2023]. Otros
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grupos de investigación han trabajado con este antibiótico no obstante fue el de Elshafie y
colaboradores (2023) quienes realizaron una modificación química a la enrofloxacina mediante una
reacción con etilendiamina para generar una base de Schiff y posteriormente formar los complejos de
la enrofloxacina modificada con Fe(III), Y(III), Zr(IV) y La(III) (Fig. 7d) [Mohamed et al., 2023]. Este
trabajo de investigación de Elshafie tiene relación con el presentado previamente por El-Shwiniy et
al., (2013) en el cual consistió en formar complejos de la enrofloxacina con titanio, ytrio, zirconio,
paladio y cerio (Fig. 7e) para probar su efectividad como antibacteriano dando como resultado un
buen desempeño de estos complejos con respecto a el antibiótico libre y los otros antibióticos usados
como controles. Considerando esto, Elshafie y colaboradores realizaron la evaluación de la eficacia
como antimicrobianos de sus complejos mediante el método de difusión en disco frente a las bacterias
Gram positivas S. aureus ATCC 6538, Bacillus cereus GST4, Gram negativas E. coli ATCC 11229, S.
typhi ATCC 14028, la levadura C. albicans OC12 y el hongo filamentoso Penicillium vulpinum CM1.
Los autores reportaron que ni los complejos metálicos usados a una concentración 1 mM, ni la
enrofloxacina modificada tienen efecto sobre los hongos estudiados, ni sobre E. coli. De los complejos
solo el formado con lantano tuvo muy buena actividad sobre S. typhi y ligera sobre B. cereus, mientras
que para S. aureus casi todos los complejos, a excepción del complejo con lantano, tuvieron el mismo
o mejor efecto que el antibiótico solo y que los usados como control positivo. De acuerdo con este
resultado, se sugiere un posible efecto del tamaño del metal en la diferencia de la actividad inhibitoria
sobre bacterias Gram positivas y negativas [El-Shwiniy et al., 2013].
Otra investigación reciente es la que realizaron Wu et al. (2024), al evaluar el efecto antibacteriano de
un complejo de gatifloxacina con cobre (II) (Fig. 7f) frente a S. aureus (resistente a meticilina), B.
subtilis, E. coli y P. aeruginosa. Los autores determinaron la CMI de sus complejos y los compararon
directamente con el antibiótico. Los resultados demostraron que el complejo con cobre tiene efecto
inhibitorio sobre todas las cepas estudiadas, con mayor efecto en S. aureus. En estos resultados se
destaca también que la actividad fue mejor para las bacterias Gram positivas que para el caso de las
Gram negativas lo cual concuerda con uno de los mecanismos de acción reportados para compuestos
con cobre en el que se sugiere un aumento en la lipofilicidad y un efecto disruptor de pared celular,
además de la carga positiva del complejo reportado el cual favorece la interacción con la pared celular
de la bacteria Gram positiva [Wu et al., 2024].
Además de estos trabajos con metales, existen otros en los que se plantea el efecto positivo que puede
tener en la actividad antimicrobiana la formación de complejos de inclusión de los antibióticos con
moléculas macrocíclicas. Algunos autores reportan que los complejos de inclusión con ciclodextrinas,
los cuales son macrociclos naturales pueden tener grandes ventajas como el aumento en la
solubilidad y estabilidad del fármaco y por lo tanto un aumento en su biodisponibilidad, así como la
ventaja de la modulación en la liberación del antibiótico de estudio [Suarez et al., 2014, Szabó et al.,
2018, Panigrahi et al., 2024].
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Figura 7. Estructura química de complejos metálicos con Fluoroquinolonas reportadas por: a) Abd El-Halim
et al., 2014, b) Horozić et al., 2017 c) Prajapati y Chaturvedi 2023, d) Mohamed et al., 2023, e) El-Shwiny et al.,
2013 y f) Wu et al., 2024.
Figure 7. Chemical structure of metal complexes with Fluoroquinolones reported by: a) Abd El-Halim et al.,
2014, b) Horozić et al., 2017 c) Prajapati y Chaturvedi 2023, d) Mohamed et al., 2023, e) El-Shwiny et al., 2013
and f) Wu et al., 2024.
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5.3 Complejos metálicos con aminoglucósidos
Los aminoglucósidos son antibióticos semi sintéticos empleados comúnmente para tratar
infecciones bacterianas que no tengan un cuadro clínico muy complejo. Debido a la presencia de
oxígenos y nitrógenos en su estructura algunos investigadores se han planteado la idea de preparar
complejos metálicos y evaluar el efecto de estos en la actividad biológica, tal como lo hizo el grupo
de investigación de Elasala et al., (2024), quienes usaron la amikacina para formar complejos con
Fe(III), Cr(III), Mn(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II), Cd(II) y Hg(II). En la Fig. 8 se presenta la estructura
propuesta por estos autores para esos complejos. Los autores prepararon y caracterizaron por
métodos analíticos nueve complejos, no obstante, solamente estudiaron la actividad antibacteriana
de los complejos de cobre y zinc, donde encontraron que, en ambos casos, la inhibición del
crecimiento bacteriano fue el mismo que con la amikacina libre sin diferencia entre la presencia de
cobre o zinc, ni tampoco se observó selectividad entre bacterias Gram positivas o negativas. Las
bacterias frente a las cuales se evaluó el efecto de estos dos complejos fueron S. aureus y B. subtilis, E.
coli y P. aeruginosa [Elasala et al., 2023]. El grupo de Tolmasky también utilizó amikacina para formar
un complejo con la piritiona de zinc (ZnPT), la cual modificaron (y llamaron Zn5002), para extender
la cadena hidrocarbonada y mejorar su solubilidad y biodisponibilidad. La evaluación antibacteriana
la realizaron mediante un ensayo de viabilidad celular, frente a las cepas Klebsiella pneumoniae JHCK1
y Acinetobacter baumannii A144, A155, A118. Los resultados fueron bastante alentadores ya que
mostraron que la combinación de Zn y amikacina produce un decremento dramático de la viabilidad
bacteriana de ambas cepas, pero en particular aún mayor para A. baumannii. Otro dato interesante es
que se requirieron concentraciones más elevadas de Zn5002 para lograr el mismo resultado que con
ZnPT lo cual puede sugerir que el efecto bactericida no está relacionado con la facilidad para permear
la pared celular sino más bien por efectos a nivel enzimático como se conoce para la amikacina
[Magallon et al., 2022].
Figura 8. Estructura química propuesta por Elasala et al., (2023) del complejo Amikacina-metal.
Figure 8. Chemical structure proposed by Elasala et al., (2023) of the Amikacin-metal complexes.
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5.4 Complejos metálicos con cefalosporinas
Las cefalosporinas son antibióticos semi sintéticos cuya estructura química es muy parecida
a la de los antibióticos-lactámicos. Se usan para tratar infecciones bacterianas y se clasifican de
acuerdo con la bacteria o grupo de bacterias en los cuales tienen efecto, algunos ejemplos de este tipo
de antibióticos son la cefuroxima, ceftriaxona y cefepima. Recientemente el grupo de investigación
de Hamza et al., (2022) preparó complejos metálicos con cefotaxima. Los autores reportan que este
antibiótico puede funcionar como ligante tridentado por lo que prepararon los complejos con cobre,
zinc y calcio (Fig. 9) La evaluación antibacteriana la realizaron a través del método de microdilución
en caldo frente a Bacillus subtilis y Escherichia coli. Los resultados demostraron que en todos los casos
los complejos metálicos producen mayor inhibición del crecimiento bacteriano que el antibiótico solo,
además, encontraron que al usar los complejos de cobre y selenio se requiere menor concentración
para inhibir el crecimiento de las bacterias, tanto Gram positivas como negativas. Se conoce que la
resistencia que han generado las bacterias hacia este tipo de antibióticos proviene de la presencia de
enzimas que rompen el anillo -lactámico, por lo que se sugiere que la presencia del metal podría
estar impidiendo la actividad de esta enzima [Al-Thubaiti et al., 2022].
Figura 9. Estructura química propuesta del complejo metálico Cefotaxima con cobre, zinc y calcio, (donde M
= metal).
Figure 9. Proposed chemical structure of the Cefotaxime metal complex with copper, zinc and calcium, (where
M= metal).
Otro antibiótico de tercera generación que ha sido estudiado es la ceftriaxona. Hamza et al., (2022),
prepararon complejos con magnesio, cobre, zinc, hierro y selenio y probaron su actividad
antibacteriana mediante el método de difusión en disco frente a Staphylococcus aureus, Streptococcus
pneumoniae y Bacillus subtilis, Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa. Los resultados mostraron que
al usar los complejos con zinc y selenio se obtienen diámetros de inhibición más grandes que al usar
solo la ceftriaxona. También se observó una ligera diferencia en cuanto al efecto, advirtiendo que en
las bacterias Gram positivas la inhibición es mayor que en Gram negativas y de forma general los
complejos de zinc mostraron mayor actividad que los otros complejos, sin embargo, también se
observó que el efecto de estos complejos es menor que el que se obtiene cuando se compara con otro
antibiótico del tipo de los aminoglucósidos [El-Megharbel et al., 2022].
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Kolkaila et al., (2024) prepararon complejos de ceftizidima con cromo, manganeso, níquel, cobre,
cobalto, zinc, cadmio y mercurio para probar su actividad antimicrobiana. Los experimentos fueron
extensos en cuanto al número de compuestos probados, controles y número de microorganismos
estudiados. Los autores estudiaron Staphylococcus aureus (Gram positiva), Escherichia coli, Pseudomonas
aeruginosa, Enterococcus faecalis y Vibrio damsela, (Gram negativas), mientras que, del grupo de los
hongos, estudiaron Fusarium solani, Penicillium orayzae, Penicillium oxalicum, Aspergillus flavus y
Aspergillus niger. Para probar la actividad antimicrobiana, los autores utilizaron el método de difusión
en disco y el de microdilución en caldo. De manera general los autores concluyeron que el efecto
sobre los microorganismos siempre es mejor al usar complejos metálicos; en el caso de bacterias, el
efecto fue mayor para Pseudomonas aeruginosa, mientras que en el caso de los hongos no hubo efecto
en la inhibición del crecimiento, solo en Fusarium solani se logró determinar la CIM la cual es alta
comparada con el control [Elasala et al., 2024].
5.5 Tendencias observadas en los complejos metálicos derivados de antibióticos
En conjunto los estudios analizados evidencian que la coordinación de los antibióticos con
diversos centros metálicos constituye una estrategia prometedora para potenciar su actividad
antimicrobiana frente a microorganismos Gram positivos y Gram negativos, incluidos algunos
aislados resistentes. Las diversas investigaciones realizadas recientemente coinciden que la
incorporación de un centro metálico puede modificar las propiedades fisicoquímicas del antibiótico,
como la lipofilicidad, estabilidad y permeabilidad celular, favoreciendo así la interacción con los
blancos biológicos y en consecuencia mejorar la actividad antimicrobiana [Frei et al., 2023].
Los metales de transición más utilizados para el desarrollo de las investigaciones revisadas
corresponden a Cu(II), Zn(II), Co(II) y Ni(II); sin embargo, la evidencia disponible indica que no existe
un metal universalmente superior, ya que la actividad biológica depende de factores como la
naturaleza del antibiótico, el ligante, el estado de oxidación del metal, la geometría del complejo y el
microorganismo analizado [Mohamed et al., 2023]. Dentro de los antibióticos abordados en esta
revisión las fluoroquinolonas representan el grupo más ampliamente estudiado y muestran las
mejoras más consistentes en su actividad, mientras que las sulfamidas, aminoglucósidos y
cefalosporinas también presentan resultados prometedores tras su coordinación con metales de
transición [Al-Thubaiti et al., 2022].
En general, la evidencia revisada sugiere que el incremento en la actividad antimicrobiana de los
complejos metal-antibiótico es consecuencia de la combinación de diversos factores fisicoquímicos y
estructurales, más que del efecto aislado del metal. No obstante, aún son necesarios estudios
mecanísticos y metodologías de evaluación estandarizadas que permitan establecer relaciones
estructura-actividad y facilitar el diseño racional de nuevos metalofármacos con potencial aplicación
clínica [Waters et al., 2023]. Las principales tendencias identificadas en los estudios revisados se
resumen en la Tabla 1.
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ISSN-e: 2683-3360
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https://revistascientificas.uach.mx/index.php/tecnociencia
6. Conclusiones
La resistencia bacteriana constituye uno de los desafíos más complejos y urgentes de la
medicina contemporánea, con implicaciones directas para la salud pública a escala global. A lo largo
de este artículo se ha presentado una revisión integral sobre la evolución de los antibióticos, desde
su desarrollo histórico y mecanismos de acción, hasta las estrategias actuales orientadas a
contrarrestar la pérdida progresiva de su eficacia clínica. Uno de los principales aportes de este
trabajo radica en la integración crítica de investigaciones recientes que exploran la formación de
complejos de coordinación entre antibióticos convencionales y centros metálicos como estrategia
alternativa para potenciar la actividad antibacteriana. El análisis de diversos grupos farmacológicos
—incluyendo sulfamidas, fluoroquinolonas, aminoglucósidos y cefalosporinas— muestra que la
coordinación metálica puede modificar propiedades fisicoquímicas clave, como lipofilicidad,
estabilidad y biodisponibilidad. En ciertos casos, estas modificaciones se traducen en mejoras
significativas de la actividad frente a bacterias Gram positivas y Gram negativas. No obstante,
también queda claro que estos efectos no son universales y dependen críticamente de la naturaleza
del antibiótico, del metal empleado, de la geometría del complejo y de las condiciones experimentales
utilizadas.
Contribuciones de los autores
Conceptualización, M.D.A.E., D.C.M., M.A.A., J.J., V.R.M; Investigación, M.D.A.E, D.C.M,
J.C.G.R., V.R.M; Redacción-redacción del borrador original, J.C.G.R., K.L.O.L., D.M.M.; Redacción-
revisión y edición, D.O.C.M., J.J., D.M.M., V.R.M.; Supervisión, V.R.M. Todos los autores han leído
y aceptado la versión publicada del manuscrito.
Agradecimientos
Agradecemos a la Universidad de Sonora, a la Facultad Interdisciplinaria de Ciencias
Biológicas y de Salud por el financiamiento otorgado al proyecto USO313009067.
Conflicto de interés
Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
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