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Nanobiotecnología

La trama Invisible

Nanopartículas de plata obtenidas con un hongo son la base de nuevos tejidos y fármacos.

Un hongo hallado en los vegetales y una bacteria originaria de la región amazónica constituyen la base de sistemas nanobiotecnológicos con potencial para su utilización en el transporte y entrega de medicamentos dentro del organismo humano y hasta en la producción de tejidos con propiedades bactericidas. Del hongo Fusarium oxysporum, que provoca la muerte de las plantas luego de infectar la raíz y causa pérdidas significativas en los cultivos brasileños como por ejemplo, los de banana-prata y oro, un grupo de investigadores de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), consiguió, por medio de la acción de componentes presentes en el fitopatógeno, la enzima nitrato reductasa y el compuesto orgánico quinona (constituyente común de ciertas moléculas que se utiliza como agente oxidante), transformar iones de plata (Ag+) en nanopartículas de plata metálica, que presentan fuerte acción bactericida.

El empleo de esas nanopartículas en tejidos que ayudan en la cicatrización de heridas es una de las posibles aplicaciones del material, observado solamente por medio de microscopios electrónicos de transmisión o de barrido. Estamos evaluando la aplicación de esas nanopartículas en apósitos fabricados con gasa, o tejidos semejantes, impregnados con plata y que podrían ser indicados para pacientes diabéticos, que presentan frecuentes ulceraciones en los pies?, dice el profesor Oswaldo Luiz Alves, coordinador del Laboratorio de Química de Estado Sólido, quién desarrolló la investigación en colaboración con el profesor Nélson Duran, coordinador del Laboratorio de Química Biológica. ?Como las partículas son muy activas, ellas acaban destruyendo las sustancias indeseables.

Otra aplicación en la línea de los nanobiotextiles, prevé la producción de tejidos desodorantes, indicados para el caso de medias, por ejemplo. En Estados Unidos existen en el mercado medias bactericidas impregnadas con nanopartículas de plata, pero el proceso de obtención es completamente diferente al nuestro, relata el investigador.

Compuestos asociados
La proposición del mecanismo por medio del cual las nanopartículas de plata son formadas a partir del hongo F. oxysporum resultó en una patente, así como la aplicación del proceso para tejidos impregnados con esas partículas de plata, ambas depositadas por la Agencia de Innovación de la Unicamp (Inova). la investigación permitió definir una plataforma para la aplicación de esas partículas con otros sistemas, abarcando varias familias de compuestos, como antibióticos y antifebriles, asociados con nanopartículas metálicas, dice Alves.

El mecanismo utilizado para obtener las pequeñísimas partículas de plata tuvo como base un proceso químico conocido como óxido-reducción, que básicamente promueve la transferencia de electrones entre las moléculas, iones y átomos neutros. Los investigadores utilizaron una solución conteniendo nitrato de plata mezclada con cepas seleccionadas del hongo, selección necesaria porque no todas las familias poseen la enzima nitrato reductasa, esencial para que ocurra la reacción de óxido-reducción.

Las quinonas, compuestos orgánicos presentes en plantas lapacho rosado (Tabebuia avellanedae), por ejemplo, también son de importancia en ese proceso, porque ellas tienen gran facilidad para la transferencia de electrones. En la medida en que se forma la plata metálica, el color de la solución cambia del amarillo claro hacia el marrón oscuro. El rango de absorción resultante de la reducción de los iones de plata a plata metálica es observado por la técnica de espectroscopia de absorción ultravioleta visible, que permite asociar los espectros ópticos con las especies químicas presentes.

La investigación fue publicada en la conocida revista del área de nanobiotecnología Journal of Nanobiotechnology, donde el artículo figuró entre los diez más consultados durante el año pasado. El proyecto contó también con la participación de Priscyla Marcato, también de la Unicamp, y de Gabriel de Souza y Elisa Espósito, ambos del Laboratorio de Química Biológica de la Universidad de Mogi das Cruzes.

La perspectiva de los investigadores en la fase actual es la de trabajar con otros hongos, bacterias, microorganismos y sistemas vegetales que posean capacidad para transformar iones de plata en nanopartículas de plata metálica. Resultados preliminares de investigaciones realizadas recientemente, apuntan que es posible obtener ese material a partir de extractos de algunas flores muy comunes en la región de Campinas. Eso nos conduce a la comprensión de que podemos ejecutar el mismo tipo de proceso de reducción del metal siempre que exista presencia de la enzima y de sustancias reductoras, cuenta Alves.

En otra línea de investigación, desarrollada también en colaboración entre los dos laboratorios de la Unicamp, se trata el desarrollo de un sistema nanobiotecnológico para combatir células cancerígenas que utiliza nanopartículas de oro y violaceína, el principio activo de la Chromobacterium violaceum, bacteria encontrada en gran cantidad en el río Negro, afluente del río Amazonas, y conocida por su capacidad para combatir enfermedades como el mal de Chagas y la leismaniasis.

Para el transporte de la violaceína, un pigmento de coloración violeta insoluble en agua, fue elegida la ciclodextrina, un anillo de moléculas de glucosa que presentan la forma de un balde, capaz de almacenar diversas sustancias. Pero los test realizados in vitro mostraron que la asociación entre la violaceína y la ciclodextrina no actúa en forma selectiva, esto es, mataba además de las células cancerígenas también las normales.

Pigmento selectivo
La solución hallada para transportar las moléculas del fármaco hasta las células con tumor fue agregar nanopartículas de oro al compuesto. En ese caso, las nanopartículas se forman mediante un mecanismo diferente que el propuesto por medio de los hongos. El proceso de obtención requiere de una sustancia que contiene oro, como el ácido tetracloroáurico, la ciclodextrina y un agente reductor, como el boridruro de sodio. El sistema nanobiotecnológico propuesto, además de resolver el problema de insolubilidad de la violaceína, también confirió selectividad al pigmento, lo que significa que él sólo mata las células cancerígenas, como las leucémicas testeadas in vitro. Los primeros ensayos con animales, dentro de los protocolos para test de nuevos medicamentos, están previstos para iniciarse en el segundo semestre del año y pueden contemplar otras células cancerígenas además de las leucémicas. El proyecto cuenta también con la participación de los investigadores Iara Gimenez, Maristella Anazetti, Patrícia Melo, Marcela Haun y Marcelo Mantovani de Azevedo. El desarrollo fue publicado en la revista Journal of Biomedical Nanotechnology, a fines de 2005.

El camino para lograr esos nuevos sistemas biotecnológicos, que utilizan como medios de transporte las nanopartículas de oro y plata, se inició en 1989, cuando Alves y su equipo comenzaron a trabajar con nanopartículas de semiconductores denominadas quantum dots, o puntos cuánticos, estabilizadas dentro de diferentes familias de cristales.

El desarrollo de esos nanocompuestos basados en vidrio y nanopartículas se destinaba básicamente para el área de telecomunicaciones, o sea, amplificadores ópticos y materiales para óptica no lineal y fotónica. La privatización de Telebrás, organismo del gobierno que respondía por el sistema de telecomunicaciones brasileño, y la consiguiente interrupción en el desarrollo de nuevos materiales, llevaron a los investigadores a la búsqueda de otros caminos para aplicar la experiencia acumulada en el estudio de los puntos cuánticos, como las investigaciones con nanopartículas metálicas.

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