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BIOTECNOLOGÍA

Un microproductor de plata

Utilizan una variedad de hongo en la producción de nanopartículas metálicas que pueden actuar como antibacterianos

Cultivo de Fusarium oxysporum, el hongo que se emplea para el desarrollo de un medicamento contra infecciones de las uñas

KEITH WELLER/US DEPARTMENT OF AGRICULTURE/ SCIENCE PHOTO LIBRARY/SPL/LATINSTOCKCultivo de Fusarium oxysporum, el hongo que se emplea para el desarrollo de un medicamento contra infecciones de las uñasKEITH WELLER/US DEPARTMENT OF AGRICULTURE/ SCIENCE PHOTO LIBRARY/SPL/LATINSTOCK

Un estudio coordinado por el profesor Nelson Durán, del Instituto de Química de la Universidad de Campinas (IQ-Unicamp), indica que la variedad de hongo denominada Phoma glomerata es capaz de producir nanopartículas de plata, que podrían resultar eficaces contra ciertos microorganismos. Se trata de un esfuerzo en el desarrollo de nuevas drogas tendiente a erradicar enfermedades causadas por hongos y bacterias. Según Durán las nanopartículas antimicrobianas ofrecen muchas ventajas en comparación con los antibióticos convencionales, entre ellas, la reducción de los efectos colaterales.

“Si se tienen en cuenta la actividad antimicrobiana y los aspectos implicados en la producción, tales como la utilización de medios de cultivo con bajo costo, buen rendimiento y generación de residuos atóxicos, es posible que en un futuro cercano las nanopartículas de plata puedan utilizarse como medicamentos o en combinación con antibióticos, en busca de potenciar su efecto”, dice la bióloga Marta Cristina Teixeira Duarte, del Centro Pluridisciplinario de Investigaciones Químicas, Biológicas y Agrícolas (CPQBA) de la Unicamp, quien participó en el estudio realizando los ensayos in vitro de la actividad antimicótica con las nanopartículas. Su utilidad primordial sería como tópico, sobre la piel, para el tratamiento de las dermatomicosis. La ingestión de nanopartículas por ahora queda descartada, puesto que no se conoce su toxicidad para los seres humanos.

En el artículo que se publicó en 2015 en la revista IET Nanobiotechnology, sus autores, entre los que figuran Durán y Teixeira Duarte, sugieren que las nanopartículas de plata constituyen una nueva esperanza para el tratamiento de infecciones causadas por bacterias que se tornaron resistentes a los antibióticos. Según Durán, la nanopartícula de plata posee una superficie relativamente grande en comparación con su volumen. Esto significa que la mayoría de sus átomos se ubican en su superficie, algo que elevaría su eficiencia antimicrobiana, al disponer de mayor capacidad para interactuar con otras sustancias. El uso del hongo Phoma spp. constituye una nueva estrategia tendiente a reemplazar ventajosamente a los métodos físicos y químicos, en los que se emplean habitualmente sustancias tóxicas para el medio ambiente.

El profesor Durán dice que para superar esos obstáculos, los científicos buscan inspiración en la naturaleza y están comenzando a utilizar cada vez más asiduamente sistemas biológicos tales como plantas, bacterias, algas y hongos, para realizar las síntesis. Hasta ahora, las investigaciones han demostrado que los hongos poseen la capacidad de reducir cationes (iones con carga positiva) metálicos para formar nanopartículas con tamaños y propiedades diversas.

El grupo de Durán optó por los hongos debido a que son seres eucariotas (organismos o células cuyo núcleo se encuentra envuelto por una membrana), lo cual les proporciona una mayor robustez y un dispositivo biológico sofisticado. Además, su cultivo es de fácil control y se dispone de una gran variedad de linajes y cepas. En la elección también incidieron las propiedades de esos organismos para extraer metales del medio extracelular, que pueden reducirse u oxidarse mediante la remoción o agregado de electrones. “Para definir el campo de investigación de la síntesis de nanomateriales por hongos, nosotros propusimos el término ‘miconanotecnología’”, dice Durán.

Un prototipo eficiente
Además del Phoma spp., también se estudió el hongo Fusarium oxysporum. “Los proyectos apuntaron a verificar cuál era el más eficiente y económico”, explica Durán. “Pero presentaron desempeños muy similares”. En el primer caso, se comparó la eficiencia de antibióticos existentes en el mercado con la de las nanopartículas de plata producidas por el microorganismo. En el caso del F. oxysporum, cuyo estudio comenzó antes que el del Phoma, los trabajos se encuentran más avanzados.

A partir de las nanopartículas producidas con esa especie, se desarrolló un prototipo de antifúngico (gel y esmalte) contra las onicomicosis (infecciones en las uñas). “Ahora, con la ayuda del Pipe [el Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas] de la FAPESP, intentaremos producirlo a mayor escala, enfocándonos en su utilización para el tratamiento de enfermedades olvidadas y fúngicas de importancia en humanos”. El nuevo medicamento se encuentra en fase de estudio en la empresa Donaire, de la localidad de Americana (São Paulo).

El profesor Durán relata que quien comenzó este estudio, en 2013, en su laboratorio, fue el investigador indio Mahendra Rai, de la Universidad Amravati, que estuvo trabajando en Brasil con apoyo de la FAPESP y también firmó el artículo en la IET Nanobiotechnology. El intercambio se había iniciado algunos años antes, en el marco de un proyecto de cooperación entre ambos países, con financiación del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq). “Mahendra Rai vino en varias ocasiones por aquí y yo lo visité algunas veces en su país”, comenta. “El objetivo consistía en generar nanopartículas de plata biológicas para aplicaciones médicas y en la agricultura. Como resultado de ello, publicamos artículos sobre antibacterianos y antimicóticos, obteniendo la patente en Brasil de una película destinada a la protección de frutas (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 176)”.

A juicio del Elson Longo, del Instituto de Química de Araraquara, en la Universidade Estadual Paulista (Unesp) y coordinador del Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales, uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid) que cuentan con el apoyo de la FAPESP, el trabajo de Durán es innovador y posee un gran potencial para transformarse en un nuevo producto. “El mercado será la balanza para viabilizar este desarrollo tecnológico”, dice Longo, uno de los primeros investigadores brasileños que trabajó con nanotecnología. “A nivel mundial, existen trabajos similares que aún son incipientes. En Brasil, no conozco ningún estudio semejante”. De acuerdo con el científico, la gran ventaja de esa línea de investigación reside en la utilización de hongos como mano de obra, en lo que configura un costo bajo e innovador. “Como existen muchos productos que exigen diferentes tipos de plata metálica (clústeres, nanopartículas, micropartículas, aleaciones de plata con diferentes sustratos o asociada a otros compuestos), la obtención de mejores o peores resultados con el metal depende de su utilización”, dice Longo.

Proyectos
1.
Desarrollo de un producto cosmecéutico a base de nanopartículas de plata para el tratamiento de la onicomicosis (nº 2013/50289-7); Modalidad Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Investigadora responsable Patricia Pulcini Rosvald Donaire (Donaire Consultoria Empresarial Ltda.); Inversión R$ 83.153,50
2. Biosíntesis de nanopartículas de plata por selección de cepas de Phoma y sus actividades contra microbios multirresistentes (nº 2012/03731-3); Modalidad Apoyo a la Investigación – Investigador visitante; Investigador responsable Nelson Eduardo Durán Caballero (Unicamp); Investigador visitante Mahendra Rai (Universidad Amravati); Inversión R$ 167.241,52

Artículo científico
MAHEDRA, R. et. al. Three Phoma spp. synthesized novel silver nanoparticles that possess excellent antimicrobial efficacy. IET Nanobiotechnology. v. 9, n. 5, p. 280-7. oct. 2015.

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