Nanocápsulas

Este post esta basado en el libro, "PARA JUGAR CON LAS NANO" que fue un trabajo de la Red Nanodyf .
El libro pretende acercar la nano a través de talleres y actividades lúdicas. Continuamos la serie con el capítulo: Nanocápsulas de Dayan Bernal Miranda.

Principios a revisar 

  • Nanocápsulas
  • Autoensamblaje 

Material 

  • 1L de agua 
  • Cloruro de calcio 
  • Alginato de sodio 
  • Jeringa o gotero 
  • Jarabe (de cualquier sabor) 
  • Cucharas  

Procedimiento 

  1. Para preparar las esferas, combina 50 mililitros de jarabe con 4 gramos de alginato de sodio. Mezcla hasta deshacer los grumos. 
  2. Para un baño de calcio, mezcla en otro recipiente 250 mililitros de agua con 6 gramos de cloruro de calcio. 
  3. Pide a los par ticipantes que, con ayuda de una jeringa o gotero, viertan gotas del jarabe con alginato en el baño de calcio. 
  4. Reparte a los participantes las gotitas esferifcadas y pide que las prueben.

Preguntas 

  • ¿Por qué al caer las gotitas se forman esas esferas? 
  • ¿Te imaginas estas esferas en tamaño nano? 
  • ¿Qué guardarías en las pequeñas cápsulas?
  • ¿Conoces los riesgos de la quimioterapia? 

 

Marco teórico 

El alginato de sodio es un polímero natural. Este tipo de sutancias se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas que se repiten a lo largo de toda una cadena. El cloruro de calcio es una sal inorgánica actualmente muy utilizada en la cocina. Al mezclar alginato de sodio con cloruro de calcio, estos reaccionan dando lugar al alginato de calcio, otro polímero de mayor peso molecular e insoluble en agua. Al entrar en contacto estos dos compuestos, se desarrolla una capa de gelatina lo bastante resistente como para dar forma a esferas. Al mezclar, se puede agregar jarabes para obtener esferas con explosiones de sabores. Estas esferas de sabores son parecidas a las nanocápsulas, partículas muy pequeñas con un cascarón exterior y huecas en el interior, estructura con la cual pueden encapsular la sustancia activa de los medicamentos en- cargados de prevenir, tratar o curar una enfermedad. El cascarón que recubre el principio activo puede ser permanente o temporal; en este último caso, el núcleo generalmente se libera por difusión o en respuesta a un disparador, como el pH o la acción de la enzima, lo que permite su administración controlada y cronometrada en un sitio diana. Las nanocápsulas pueden oscilar entre 1 y 1,000 nanómetros de tamaño y tienen una multitud de formas diferentes, dependiendo de los materiales y métodos utilizados para prepararlas. La estructura de los ingredientes encapsulados depende en gran medida del material de corteza seleccionado y del método de nanoencapsulación.

Para crear estructuras funcionales de menos de 100 nanómetros de ancho, se utiliza un proceso llamado autoensamble, en el cual las moléculas y células se forman a sí mismas en estructuras funcionales. En la naturaleza, el autoensamble se presenta en muchas escalas, principalmente en la reparación de tejidos orgánicos, en la aparición de nuevos organismos, en los copos de nieve, en las burbujas de jabón y en el ADN. Investigadores de las universidades de Granada y Málaga han obtenido nanocápsulas que actúan como vehículos transportadores para administrar fármacos a líneas celulares tumorales de cáncer de mama. Las nanoestructuras son selectivas, es decir, actúan preferentemente en las células cancerígenas y están construidas con materiales biocompatibles, como el aceite de oliva, lo que evita un efecto tóxico en el organismo. La novedad de estas nanocápsulas es su superfcie, que incorpora un anticuerpo dirigido frente a proteínas específicas y que se encuentra en cantidades abundantes en las células tumorales de algunos tipos de cáncer de mama muy agresivos. Los anticuerpos son proteínas que el organismo genera para defenderse de agentes que puedan resultar perjudiciales. Las nanoestructuras incorporan un anticuerpo que reconoce una proteína específica y actúa como un dardo lanzado a una diana. De esta forma, los nanovehículos preparados por los investigadores llegan a las células tumorales en mayor cantidad que a las células que no expresan dicha proteína y actúan descargando el fármaco que transportan. Ese carácter selectivo podría disminuir los efectos secundarios, ya que las células sanas se ven menos afectadas por el tratamiento.

Abordaje sugerido 

Al igual que las esferitas de sabores, las nanocápsulas tienen distintos tamaños, formas y grosor en su caparazón; en lugar de algún jarabe, contienen un principio activo. Estas pequeñas cápsulas, tan
pequeñas como la millonésima parte de un milímetro, son una revolución en el desarrollo de los tratamientos contra el cáncer, ya que actúan como pequeños vehículos trasportadores de medicamentos que tienen una dirección específica, como la pieza de un rompecabezas que solamente encaja con las células cancerígenas y que, a diferencia de las quimioterapias, no deteriora al paciente, pues no destruye las células normales y no da pie a efectos secundarios como la alopecia, la anemia y la esterilidad, entre muchos otros que pueden llegar a ser crónicos. La selectividad de las nanocápsulas disminuye estos efectos secundarios, ya que las células sanas se ven menos afectadas por el tratamiento. Otro de los problemas con los fármacos antitumorales es su poca solubilidad en agua. Las nanocápsulas diseñadas por las universidades de Málaga y Granada tienen en su interior el fármaco disuelto en un óleo, y su caparazón es soluble en agua, lo que permite que las nanocápsulas pasen directamente de las mucosas al torrente sanguíneo, así el fármaco no sufrirá degradación y, por lo tanto, el efecto terapéutico será inmediato.

Datos curiosos 

Un equipo de investigadores ha logrado reducir los niveles de alcohol en la sangre en ratones intoxicados. Esto a través de la inyección de nanocápsulas que contienen enzimas esenciales en el metabolismo del alcohol. Hablamos de un tratamiento que ha demostrado la posibilidad de que los fármacos restituyan el estado de embriaguez a un estado sobrio. Ahora, la nueva investigación publicada en Nature implica la existencia de múltiples enzimas dentro de un sistema de nanoescala, lo que es ya un proceso experimental que se ha llevado a cabo con éxito en ratones. La Universidad de California ha anunciado un proceso en el que, a través de nanocápsulas con enzimas capaces de digerir el alcohol en la sangre, se revirtió el estado de embriaguez en los roedores a un estado sobrio casi inmediatamente.

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