La ciencia sugiere que las superficies de cobre actúan sobre las bacterias en dos pasos secuenciales: el primer paso es una interacción directa entre la superficie y la membrana externa de la bacteria que causa la rotura de dicha membrana. El segundo actúa sobre los orificios existentes en la membrana externa, a través de los cuales la célula pierde los nutrientes vitales y el agua causando un debilitamiento general en la célula.
¿Cómo puede el cobre traspasar la membrana externa de una bacteria?
Todas las membranas externas de las células, incluyendo aquellas de los organismos unicelulares como una bacteria, se caracterizan por tener una microcorriente eléctrica estable. A esto a menudo se le llama «potencial transmembrana», y es, literalmente, una diferencia de voltaje entre el interior y el exterior de la célula. Se sospecha que cuando una bacteria entra en contacto con una superficie de cobre, ocurre un cortocircuito de la corriente en la membrana. Esto debilita a la membrana y causa la rotura.
Otra manera de perforar una membrana es por oxidación. Esto ocurre cuando una única molécula de cobre, o ión de cobre, se libera de la superficie de cobre y golpea un bloque de construcción de la membrana de la célula (ya sea una proteína o un ácido graso). Si el «golpe» tiene lugar en presencia de oxígeno, nos referimos a «daño oxidativo» o «oxidación». Una analogía es favorecer la herrumbre en una pieza de metal y así poder agujerearla.
Después de traspasar el exterior de la bacteria, ¿cómo pueden los iones de cobre dañar a la célula?
Ahora que la defensa de las células principales (la envoltura exterior) ha sido traspasada, hay una corriente de iones de cobre sin oposición hacia el interior de la célula. Esto pone en peligro a muchos procesos vitales dentro de la célula. El cobre, literalmente, inunda el interior de la célula y obstaculiza el metabolismo celular (es decir, las reacciones bioquímicas necesarias para su supervivencia). Estas reacciones se llevan a cabo y son catalizadas por enzimas. Cuando el exceso de cobre se une a estas enzimas, su actividad se paraliza. Las bacterias ya no pueden respirar, comer o crear energía.
¿Cómo es posible que el cobre actúe tan rápido y sobre una rango tan amplio de microorganismos?
Los expertos explican la rapidez con el que las bacterias perecen en las superficies de cobre por el carácter multi-selectivo de los efectos del cobre. Después de la perforación de la membrana, el cobre puede inhibir cualquier enzima que «se encuentre en su camino», y hacer que la célula pare el transporte o la digestión de nutrientes, la reparación de los daños en la membrana, la respiración o su multiplicación.