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Un grupo de investigación del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, encabezado por Guillermina Burillo Amezcua y Emilio Bucio Carrillo, modifica diversos polímeros conocidos comercialmente, para desarrollar polímeros inteligentes (es decir, aquellos cuyas propiedades cambian drásticamente al recibir un estimulo pequeño, ya sea magnético, de acidez o de temperatura) con potenciales aplicaciones médicas, biotecnológicas y hasta ecológicas.
Con radiación ionizante (rayos gama de cobalto 60 o electrones acelerados por un acelerador Van de Graaff), los investigadores universitarios han sintetizado sistemas poliméricos con distintas arquitecturas moleculares que contienen polímeros inteligentes capaces de inmovilizar y liberar, de manera controlada, biocompuestos (enzimas, fármacos), así como iones de metales pesados en solución, los cuales podrían utilizarse en el tratamiento de enfermedades, en pruebas de diagnóstico, en biocatálisis y en el tratamiento de aguas residuales.
“Por su arquitectura en forma de redes interpenetradas de hidrogeles o de injertos en diversos soportes, estos sistemas poliméricos pueden inmovilizar diferentes medicamentos y, ante un pequeño cambio del pH o la temperatura, principalmente, liberarlos lenta o rápidamente en cierta parte del cuerpo, como el estómago, el intestino o el colon”, dice Burillo Amezcua.
Los investigadores han logrado concretar la inmovilización de biocompuestos intermedios (tales como ciclodextrinas, biotina-avidina o vesículas de lípidos, muy importantes para llevar a cabo pruebas de diagnóstico del sida, por ejemplo) en placas, películas, tubos para implantes y catéteres; y, también, la inmovilización no covalente de fármacos que podrían combatir varias enfermedades, como el cáncer.
Para evitar infecciones
Ellos han modificado la superficie del polietileno y el polipropileno mediante un injerto de glicidilmetacrilato, seguido de la unión de ciclodextrinas, con el propósito de prevenir la adhesión y proliferación del hongo Candica albicans en dispositivos médicos, sin comprometer la compatibilidad celular.
También han modificado el polipropileno mediante el injerto de una red de polímeros interpenetrados, en la cual inmovilizaron el antibiótico vancomicina para evitar infecciones asociadas al uso de catéteres.
Hasta ahí llega nuestra investigación. Ahora, quien trabaje en biofarmacia puede inmovilizar los biocompuestos que quiera para hacer diagnósticos o combatir diversas enfermedades”, señala Burillo Amezcua.
En algunos casos, las pruebas en laboratorio (in vitro) para inmovilización y liberación de biocompuestos se han efectuado en colaboración con un grupo de biofarmacia bajo la dirección de la doctora Carmen Álvarez Lorenzo, de la Universidad de Santiago de Compostela, España, y con el doctor Alejandro Alagón Cano, del Instituto de Biotecnología de la UNAM.
Cabe destacar que Burillo Amezcua y Bucio Carrillo han trabajado conjuntamente en la síntesis de nuevos sistemas poliméricos con aplicaciones médicas. Sin embargo, recientemente, el segundo se hizo cargo de esta línea de investigación y Burillo Amezcua, por su lado, incursionó en la inmovilización de metales para su separación.
“El estudio de la inmovilización de iones pesados puede enfocarse en la descontaminación de aguas residuales a escala macro, en la que aún quedan bastante residuos, o a escala micro, para eliminar las trazas de éstos”, explica la investigadora universitaria.
Con distintas arquitecturas
Burillo Amezcua y su equipo, en colaboración con miembros de la Universidad Autónoma del Estado de México y del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, estudian actualmente diferentes sistemas poliméricos con distintas arquitecturas.
Incluso utilizan polímeros reciclados y mezclas de ellos, con el fin de inmovilizar cobre, plomo, cromo, plomo, zinc, cromatos, fosfatos, uranatos y algunos otros elementos y compuestos provenientes de industrias contaminantes (como la minera y la de recubrimientos metálicos) y de fundidoras.
“Si bien existen sistemas poliméricos con los cuales se trata de resolver este problema de contaminación ambiental, aún no hay uno que dé respuesta rápida a la inmovilización de iones, tenga propiedades mecánicas buenas para resistir presión y temperatura, sea reversible y reproducible, y pueda reutilizarse varias veces”, apunta Burillo Amezcua.
Con la mira en uno que reúna todas estas características, Burillo Amezcua y su equipo de investigadores sintetizan nuevos sistemas poliméricos en forma de redes interpenetradas injertadas en otros polímeros, de redes semiinterpenetradas o de geles tipo peine, los cuales mejoran sus propiedades mecánicas y su velocidad de respuesta.
Casi todos estos polímeros presentan un cambio drástico de absorción de agua, con un ligero cambio en el grado de acidez o de temperatura (si ésta es baja, dicha absorción es máxima; si es alta, los polímeros se colapsan); es decir, son inteligentes por su respuesta al pH o la temperatura.
“La mayoría de estos sistemas poliméricos tienen carga negativa y pueden unirse a biocompuestos cristales líquidos y metales porque éstos tienen carga positiva, ya sean medicamentos o iones pesados”, afirma la investigadora.
Investigación básica
La aplicación tecnológica de sistemas poliméricos como componentes de inmovilización y liberación controlada de agentes antimicrobianos y otros fármacos será principalmente una labor de ingenieros y médicos.
“Nosotros sólo desarrollamos diversas estructuras poliméricas con nuevos compuestos y probamos sus propiedades estimulo-sensibles y su capacidad de inmovilización e hinchamiento, es decir, realizamos investigación básica de los fenómenos que ocurren con ellas”, aclara Burillo Amezcua.
Con el uso de polímeros reciclados y mezclas de ellos en algunos de los sistemas estudiados, los investigadores universitarios esperan contribuir al desarrollo de áreas como la biotecnología y la biomedicina, así como a la mitigación del problema de la contaminación ambiental y de los deshechos plásticos (Fernando Guzmán Aguilar).
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