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Investigadores logran convertir un desecho industrial en un prometedor sistema de liberación de fármacos

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Hidrogeles hinchados luego de la absorción de agua. Foto:  www.asme.org

En dos investigaciones conjuntas, entre el grupo de investigación en Química Orgánica de la Universidad Icesi y el laboratorio de Polímeros de la Universidad del Valle, ambos ubicados en Cali, Colombia, se logró obtener dos tipos especiales de materiales a partir de desechos fúngicos industriales. Estos materiales, conocidos como hidrogeles, presentaron una prometedora aplicación como sistemas de liberación de fármacos.

Para contextualizar, los hidrogeles son materiales poliméricos con una alta capacidad de absorción y retención de agua. Una de sus aplicaciones más comunes es precisamente el transporte de fármacos (los principios activos de los medicamentos), para luego liberarlos controlada y específicamente en el cuerpo para que ejerzan su acción terapéutica.

Los dos grupos concentraron esfuerzos en utilizar un polímero de origen natural (biopolímero) como reactivo principal, el quitosano, el cual proviene de la quitina. Esta última es el segundo polisacárido más abundante en la naturaleza, después de la celulosa, y se encuentra en el exoesqueleto de crustáceos y moluscos, en la cutícula de los insectos y en la pared celular de algunos hongos.

 

Estructura química del quitosano

La mayoría de los polímeros sintéticos no son biodegradables, convirtiéndose en un problema a la hora de su deposición final, una de las opciones para solucionar tal problema es usando materias primas renovables que aumentan la biodegradabilidad de los polímeros”, comenta el profesor Héctor Fabio Zuluaga, director del Laboratorio de Polímeros de la universidad del Valle.

Para ver el potencial del quitosano en la síntesis de hidrogeles, el grupo del profesor Zuluaga lo extrajo a partir de restos del hongo Aspergillus niger, un coproducto de la producción de ácido acético en la empresa Sucroal S.A. Mientras que el otro grupo, liderado por la profesora Nora Valderruten, utilizó una fuente comercial del mismo.

Para sintetizar los hidrogeles no es suficiente el quitosano, ya que los polímeros se deben entrecruzar para formar estructuras que absorban y retengan agua. Para esta tarea, el grupo de la profesora Valderruten utilizó ácidos dicarboxílicos (succínico, glutárico y adípico), mientras que el del profesor Zuluaga realizó el entrecruzamiento con dialdehídos (glutaraldehído y glioxal). El proceso de entrecruzado se ha utilizado por mucho tiempo en la industria, ejemplo de ello lo representa el vulcanizado del caucho natural para mejorar sus propiedades específicas.


Las cadenas de poliisopreno (caucho natural), entrecruzadas con átomos de azufre. Proceso conocido como vulcanización. Foto:  http://www.pslc.ws

Los polímeros sintetizados por ambos grupos presentaron resultados prometedores en los análisis de liberación de fármacos realizados en el laboratorio. Sin embargo, al hacer análisis de liberación en tejidos, se obtuvo que los hidrogeles entrecruzados con los ácidos dicarboxílicos no liberaban el fármaco, mientras que los entrecruzados con los dialdehídos si realizaban la liberación y no presentaron efectos adversos en los ensayos de citotoxicidad en conejos.

Para comprender la posible aplicación de los hidrogeles como transportadores de fármacos, ambos grupos realizaron análisis cinéticos de liberación y de hinchamiento. También, analizaron las propiedades térmicas mediante las técnicas de Differential Scannig Calorimetry (DSC) y Thermogravimetric Analyisis(TGA), y las propiedades mecánicas mediante pruebas reológicas.

Según la Dra.Valderruten, la importancia de analizar completamente el polímero obtenido radica en que,al conocer las propiedades térmicas y mecánicas, se puede buscar una aplicación práctica para este. Por ejemplo, si un polímero se degrada fácilmente en los análisis térmicos, no va a ser útil en procesos que involucren alta temperatura.

Luego de estas investigaciones, la Dra. Valderruten se concentrará en sintetizar hidrogeles que puedan ayudar a controlar plagas. Por su parte, el Dr. Zuluaga se enfocará en la investigación en ingeniería de tejidos.

El estudio llevado a cabo por el grupo de la Dra. Nora Valderruten fue publicado en la revista  Reactive & Funtional Polymers, mientras el del Dr. Héctor Fabio Zuluaga está en proceso de publicación en la misma revista.



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