Investigadores del Laboratorio de Polímeros Biocompatibles del Instituto de Biotecnología de la UNAM, coordinados por Clarita Olvera Carranza, demostraron que el polímero de fructosa denominado inulina se estructura naturalmente en forma de nanopartículas. Esto abre las puertas para emplearlo en las industrias alimentaria, cosmética y farmacéutica.
El proceso biotecnológico completo para la síntesis de las nanopartículas de inulina lleva varios años en desarrollo. En 2003, un grupo de investigadores del Instituto de Biotecnología y de la Facultad de Química de la UNAM identificó una enzima (biocatalizador) generada por la bacteria Leuconostoc citreum CW28, que a partir de sacarosa (azúcar de mesa) produce inulina con un alto peso molecular.
Esta cepa de Leuconostoc citreum está presente en el pozol, bebida maya-chontal hecha con cacao y maíz. La doctora Carmen Wacher, de la Facultad de Química, fue la responsable de su aislamiento durante un amplio estudio de los microorganismos que se hallan en esa bebida prehispánica.
Cadena de azúcares
La inulina es una cadena de azúcares (en este caso fructosa) unidos con un tipo de enlace llamado beta 2-1. Este polímero también se encuentra presente en diferentes plantas, como las de alcachofa, ajo, cebolla, agave y plátano; sin embargo, en ellas es de bajo peso molecular.
Las características y propiedades, tanto funcionales como químicas, de los polisacáridos dependen del tipo de enlace con que se unen los azúcares. El tipo de enlace que une a la fructosa en la inulina es muy particular: durante la digestión no puede ser roto, mientras que las bacterias benéficas del intestino (bifidobacterias y Lactobacillus) sí pueden degradarlo. Debido a esto, la inulina de bajo peso molecular se considera una fibra dietética soluble, un edulcorante y un prebiótico.
Un prebiótico es un alimento para las bacterias benéficas del intestino, no para el organismo humano, pues el sistema digestivo no lo puede hidrolizar.
“Cuando el prebiótico llega al intestino, las bacterias benéficas de éste lo consumen. Así, las bacterias perjudiciales disminuyen y la población del intestino cambia. Por eso, el consumo de la inulina como prebiótico en la vida diaria puede ayudar a mejorar la salud intestinal de los humanos”, acota Olvera Carranza.
Otro polímero de fructosa, conocido como levana, está unido con el enlace beta 2-6. Olvera Carranza y Agustín López Munguía, también investigador del Instituto de Biotecnología, identificaron nuevas enzimas capaces de producir levana, la cual tiene propiedades similares a la inulina.
Estructura
En colaboración con la Universidad de Leeds, en Inglaterra, los investigadores universitarios demostraron que la inulina de alto peso molecular sintetizada enzimáticamente puede ser usada como emulgente y estabilizador de emulsiones proteicas, incluso en el aparato digestivo humano, lo cual resultaría de interés para las industrias alimentaria y farmacéutica.
La inulina obtenida de las plantas arriba mencionadas ya se comercializa ampliamente para elaborar soluciones destinadas a nutrir a personas mayores, niños y enfermos. La inulina obtenida en el Instituto de Biotecnología es un polímero de aproximadamente 22 mil fructosas que, a diferencia de aquella, toma la estructura de nanopartículas.
“Esto es lo interesante, porque no sólo hallamos sus propiedades químicas como compuesto, sino también la estructuración que le da otras propiedades. En eso consiste la diferencia con otros polímeros derivados de las plantas”, dice Olvera Carranza.
En el momento en que se constituyen, las nanopartículas tienen la capacidad de ser emulsificantes y, por consiguiente, hacer que las soluciones se mantengan homogéneas y se solubilicen más.
“Debido a su estructuración tridimensional, pueden emulsificar, disolver y estabilizar emulsiones”, indica la investigadora.
Proceso
La estructuración en forma de nanopartículas de la inulina permitiría utilizarla como nanobiovehículo para encapsular y liberar fármacos de manera prolongada.
“Ya que se sabe que la inulina se puede consumir y tiene beneficios, también se abre la posibilidad de utilizarla para encapsular fármacos y liberarlos en el intestino. Hay la seguridad de que no se degrada en el estómago bajo el efecto de los jugos gástricos”, afirma la investigadora.
Asimismo, el grupo de Olvera Carranza, en colaboración con el Instituto Nacional de Salud Pública (INSP), demostró que las nanopartículas de inulina sirven para encapsular ácido desoxirribonucleico (ADN) y otras proteínas.
Según la investigadora, los hallazgos en su laboratorio se están analizando en conjunto con investigadores del INSP para aprovecharlos en la terapia génica contra el cáncer de mama, de colon y cervicouterino.
“Considero que estas nanopartículas podrían aplicarse en otros tratamientos. Hacia allá va su desarrollo”, destaca.
Esta investigación es un ejemplo notable de cómo las avenidas de la investigación pueden comenzar con el aislamiento de genes que codifiquen para enzimas y así generar compuestos de interés industrial y farmacológico.
“Nuestro trabajo de investigación está relacionado con la biología molecular, la producción de proteínas recombinantes, la ingeniería química, la enzimología y la caracterización y aplicación de productos. Tratamos de que sea multidisciplinario”, finaliza Olvera Carranza.