Un nuevo
estudio que describe la forma en que nanopartículas inorgánicas recubiertas con
un polisacárido natural (inulina) mejoran de forma significativa su capacidad
para internalizarse en células vivas ha sido publicado el 13 de Septiembre del
presente año en la revista Royal Society
Open Science, una revista internacional de acceso abierto editada por la
Royal Society de Inglaterra, la sociedad científica más antigua delmundo y una
de las más importantes en el área de la ciencia y la tecnología.
En este
estudio, cultivos celulares de hemocitos provenientes de mejillones de la costa
de California (Mytillus galloprovincialis),
en específico de la zona de Bodega Bay en el norte de California, fueron
expuestos a distintas concentraciones de nanopartículas inorgánicas de óxido de
zinc y de óxido de hierro recubierto con óxido de zinc. Dichas nanopartículas
fueron preparadas y caracterizadas en los laboratorios de la UDLAP y
posteriormente evaluadas para este estudio durante una estancia de
investigación en las instalaciones del Bodega Marine Laboratory, un centro de
investigación especializado de la Universidad de California en Davis.
Los investigadores evaluaron los efectos (toxicidad, biodisponibilidad)
en mejillones de la costa de California expuestos a nanopartículas inorgánicas
con y sin un recubrimiento polisacárido.
Las células de
hemocitos de mejillones son un modelo biológico de interés para la salud humana
debido a que son el tipo de células presentes en la hemolinfa de dicho
organismo y tienen una estructura y función similar a los macrófagos en
mamíferos, que son las principales células de nuestro sistema inmunitario.
Además, los mejillones son un indicador ambiental muy útil y sensible a la
contaminación ambiental, lo que los hace de gran valor para determinar el
estado de salud de un ecosistema marino, como los de la costa de California. En
palabras del Dr. Miguel Angel Méndez
Rojas, investigador responsable del proyecto en la UDLAP: “La comprensión
de las interacciones entre nanopartículas inorgánicas y sistemas biológicos es
de gran importancia para poder entender mejor los riesgos ambientales o de
salud a los que podemos exponernos, pero también para explotar la utilidad que
muchos de estos sistemas pueden tener para resolver distintos problemas y retos
de salud y alimentación. Nuestro trabajo ha permitido descubrir que ciertas
moléculas naturales, como el polisacárido inulina, son capaces de mejorar la
biodisponibilidad de especies químicas importantes por su valor nutricional,
sin generar en contraparte un riesgo de salud al disminuir de forma notable su
toxicidad. Este trabajo es pionero en el campo a nivel mundial y sin duda
constituye un avance significativo en nuestra comprensión del mismo.”
Se comparó el
efecto que una capa superficial de inulina (un polisacárido natural presente en
distintas plantas como el agave o la jícama) generaba sobre la capacidad de las
células para movilizar hacia su interior las nanopartículas presentes en el
medio de cultivo. Se descubrió que la presencia del recubrimiento facilitó de
manera impresionante la capacidad de los hemocitos para transportar al interior
celular las nanopartículas, sin que esto generara afectaciones toxicológicas
derivadas del incremento de concentración intracelular de zinc. Para la
evaluación de toxicidad de los nanomateriales se midieron distintos parámetros
tales como muerte celular, viabilidad celular, integridad de la membrana
mitocondrial, generación de especies reactivas de oxígeno, abundancia de
lisosomas y concentración de zinc intracelular, mostrando que los sistemas
recubiertos mostraban menor toxicidad y mejor capacidad de internalización
celular. Estos resultados son importantes pues sugieren que sistemas similares
podrían ser explotados para fines nutricionales, por ejemplo, en el diseño de
nuevos alimentos funcionales o enriquecidos, para combatir problemas de
desarrollo físico y neurológico, sin afectar las características sensoriales
del alimento.
Este estudio
resultó de la colaboración entre investigadores y estudiantes del Departamento
de Ciencias Químico-Biológicas de la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP),
Dr. Miguel Angel Méndez Rojas
(investigador responsable del proyecto en la UDLAP), Esmeralda Santillán Urquiza (estudiante del Doctorado en Ciencia de
Alimentos de la UDLAP) y Fernando
Arteaga Cardona (estudiante de la Licenciatura en Nanotecnología e
Ingeniería Molecular de la UDLAP) en México y del Bodega Marine Laboratory
(BML) de la Universidad de California en Davis (UC-Davis), Dr. Gary L. Cherr (investigador responsable en BML) y Dra. Cristina Torres Duarte, en Estados
Unidos. Este trabajo fue financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y
Tecnología (CONACYT) a través de un proyecto de investigación conjunto
patrocinado por el University of
California Institute for Mexico and the United States (UC MEXUS) (proyecto UC MEXUS/CONACYT CN-15-1472).
Para más información, consultar
la liga al artículo (en inglés) completo: http://rsos.royalsocietypublishing.org/content/4/9/170480
