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Biotecnología

Un caparazón versátil

Un biopolímero extraído del camarón puede usarse en vacunas y cosméticos

Quito_camaraoMiguel BoyayanEl quitosano, un biopolímero elaborado con el caparazón del camarón, y el poliol, extraído del aceite del grano de soja, dos materias primas halladas en grandes cantidades en Río Grande do Sul, constituyen los principales componentes de una nueva sustancia destinada a la incorporación de partículas o principios activos utilizados en la preparación de gel para el cabello o en ultrasonografías, además de formar parte de la composición de repelente de insectos. Registrada con el nombre comercial de Quiol-gel, exhibe una viscosidad similar a la de las sustancias utilizadas actualmente en diversos productos farmacéuticos y cosméticos y fabricadas con base en polímeros petroquímicos, con la ventaja de que es biocompatible y biodegradable.

Este producto tiene una composición específica, que permite su aplicación directamente en la piel luego de la incorporación de ingredientes cosméticos o activos, dice la profesora Nádya Pesce da Silveira, del Instituto de Química de la Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS) y coordinadora de la investigación. Una de las principales características del Quiol-gel reside en la posibilidad de variar la viscosidad de la formulación. Es posible obtener tanto un gel como una pomada, un fluido o incluso un spray. Para ello, basta con modificar las condiciones de preparación de las macromoléculas de quitosano asociadas a las moléculas menores de poliol, adecuando el pH deseado.

Los estudios que derivaron en la formulación del gel empezaron con el desarrollo de una nanopartícula de origen biológico, que recibió el nombre de quitosoma, producto de la incorporación de quitosano al liposoma, una nanoestructura similar a pequeñas esferas de grasas considerada un excelente sistema de liberación controlada de medicamentos o sustancias biológicamente activas. La diferencia de este sistema con otros similares es el método de preparación, que hace que la estabilidad de la partícula mejore mucho, dice Nádya. Se asociaron al quitosano, una molécula natural con propiedades antifúngicas, lípidos extraídos de la lecitina de soja, un subproducto de la producción del aceite de soja, para que el sistema se tornara más estable. El quitosoma se mantiene estable durante un mes en temperatura ambiente, sin criar hongos, dice Nádya. Esta propiedad, aliada al hecho de que es biodegradable y biocompatible, hace de esta nanopartícula un vehículo con gran potencial para encapsular activos biológicos. Dentro del quitosoma se puede poner una vacuna, un antioxidante, un protector solar o incluso medicamentos, explica.

Algunas posibilidades de aplicación ya se han probado. Quitosomas preparados en la UFRGS se utilizaron como adyuvantes (vehículos de transporte de sustancias) en vacunas contra la difteria, una enfermedad bacteriana que afecta la garganta y puede provocar serias complicaciones. Este experimento estuvo a cargo de investigadores del Instituto Butantan coordinados por la investigadora Maria Helena Bueno da Costa, del Laboratorio de Microesferas y Liposomas del Centro de Biotecnología, en sociedad con investigadores de la Universidad de La Habana, Cuba.  Se probaron y se compararon tres formulaciones distintas de toxoid diftérico, la toxina atenuada. Una de éstas estaba compuesta por el toxoid asociado al quitosoma, otra por el toxoid transportado con liposoma normal y la tercera solamente con el toxoid sin ningún adyuvante extra. La respuesta del quitosoma como adyuvante fue superior, dice Maria Helena. La profesora agrega que no se conoce el mecanismo de la acción adyuvante del quitosoma, pero que fue posible observar en los experimentos con ratones una mayor producción de anticuerpos.

Quito_QuitossomasUFRGSLa investigadora resaltó que el método de incorporación de quitosano a los liposomas que desarrolló el grupo de la profesora Nádya es innovador. El quitosano es dispuesto interna y externamente en los lípidos, dice. Es como si fuese un sándwich que mejora la resistencia de las partículas. Usando los otros métodos conocidos, el quitosano sólo se usa externamente. Como las nanopartículas se adhieren al tejido y liberan lentamente la sustancia encapsulada, existe un aumento de la eficacia de la vacuna o del medicamento encapsulado, pues el contacto con el cuerpo es más prolongado, explica Nádya. Esto significa un ahorro de sustancias activas y menores efectos colaterales. Un nuevo estudio que está haciendo actualmente Maria Helena se vale del quitosoma como modelo para el desarrollo de una vacuna oral contra la difteria y contra el veneno de abeja. Induce también la respuesta de la mucosa, que es un gran problema de la vacuna oral, dice la investigadora.

Radiación solar
También se probó el quitosoma en asociación con la melatonina, una sustancia elaborada en el cerebro por la glándula pineal y presente en pequeñas cantidades en frutas, vegetales, cereales y plantas aromáticas, para evaluar de qué manera responde la formulación al envejecimiento cutáneo producido por la radiación solar. Este experimento estuvo a cargo de la maestranda Manuela França Gonçalves, dirigida por la profesora Silvia Guterres, del Departamento de Producción y Control de Medicamentos de la Facultad de Farmacia de la UFRGS y coordinadora de la Red de Nanocosméticos, creada y financiada por el Ministerio de Ciencia y Tecnología. La profesora Nádya fue codirectora en la parte atinente a la caracterización del quitosoma.

La melatonina asociada al quitosoma fue comparada con la melatonina incorporada a un hidrogel. Ambas formulaciones se emplearon en el lomo de ratones comunes submetidos a la radiación ultravioleta. La melatonina tiene un efecto antioxidante, protege contra el envejecimiento cutáneo y contra la radiación  UVA del sol, que promueve daños a largo plazo, dice Manuela. El quitosoma ayuda a transportar la melatonina y puede constituir un sistema prometedor para la incorporación de aplicaciones cutáneas, tales como protectores solares, pues ayudará a proteger la piel contra los efectos de la radiación UVA. Esto significa que el quitosoma podría asociarse con filtros físicos y químicos en los protectores solares que actualmente se utilizan, a los efectos de incrementar la eficacia de los productos.

En el Instituto de Ciencias y Tecnología de Alimentos de la UFRGS, el grupo del profesor Adriano Bradelli evaluó el quitosoma en asociación con algunas enzimas. Pueden hacer que el queso siga estable por más tiempo, por ejemplo, dice Nádya. Son diversas líneas de estudio con distintas aplicaciones que van más allá de las fronteras de la cosmética, el área en que las investigaciones comenzaron.

Artículo científico
MARÓN, L. B., et al. LUVs recovered with chitosan: a new preparation for vaccine delivery. Journal of Liposome Research. v. 17, ed. 3&4, p. 155-163, jul. 2007.

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