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Recibido: 14.03.2019 I Aceptado: 10.07.2019
Palabras clave: Antifúngicos, biocompatible, efecto sinérgico, extracto etanólicos y nanotecnología.
Alrededor del mundo existe gran interés por estudiar la llamada
resistencia antibiótica, que de acuerdo con la Organización de las
Naciones Unidas para la Alimentación (FAO, por sus siglas en in-
glés) es un fenómeno natural que consiste en que los microorga-
nismos anteriormente eficaces en el tratamiento de infecciones se
vuelven resistentes a los efectos de los antibióticos.
El uso inadecuado y excesivo de medicamentos antimicrobianos
acelera este proceso, lo que causa no sólo una reducción en su
eficacia, sino también un incremento en la tasa de la mortalidad
Sinergia entre las plantas medicinales y la nanotecnología
MARISSA ROBLES MARTÍ[email protected] SÁNCHEZ BALDERASROSALBA PATIÑO HERRERADOCTORADO INSTITUCIONAL EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE MATERIALES, UASLP
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y enfermedades prolongadas. La resis-
tencia antimicrobiana es una amenaza
para la salud pública, pero también
para la seguridad alimentaria y la ino-
cuidad de los alimentos, así como para
la vida, la producción animal y el desa-
rrollo económico y agrícola.
De acuerdo con la Organización Mundial
de la Salud (OMS), la resistencia a los an-
tibióticos puede afectar a cualquier per-
sona, sea cual sea su edad o país en el
que viva. Cada vez es mayor el número
de infecciones —como neumonía, tuber-
culosis, gonorrea y salmonelosis— cuyo
tratamiento se vuelve más difícil debido
a la pérdida de eficacia de los fármacos,
lo que prolonga las estancias hospitala-
rias, aumenta los costos médicos e in-
crementa la mortalidad. Los microbios
resistentes están presentes en las per-
sonas, los animales y el medio ambiente
—agua, suelo y aire—, y pueden transmi-
tirse de persona a persona o entre per-
sonas y animales, incluso a través de la
alimentación de origen animal.
¿Cómo se produce la resistencia
antibiótica?
Entre las enfermedades ocasiona-
das por microorganismos figuran las
infecciones en la piel, cuya aparición
está estrechamente relacionada con la
capacidad para superar el mecanismo
de defensa del huésped. En el proceso
de infección, la pared de los hongos
juega un papel esencial, pues proba-
blemente está correlacionada con la
enfermedad y es también blanco fre-
cuente de muchos fármacos antifúngi-
cos. Las bacterias y hongos se asocian
en comunidades multicelulares lla-
madas biopelículas, que les confieren
mayor resistencia a los agentes antimi-
crobianos, protegen a las defensas del
huésped y tienen mayor virulencia y
mejor comunicación intercelular.
Las biopelículas multicelulares se for-
man cuando se desarrolla una adhesión
a una superficie, por lo que la terapia
tópica —es decir, la aplicación directa
de medicamento en el área afecta-
da— tiene un éxito limitado debido a
la poca permeabilidad de estos me-
dicamentos (figura 1). Es por ello que
se buscan nuevas tecnologías seguras,
biocompatibles, con menores efectos
secundarios, que ofrezcan solución a la
resistencia antimicrobiana y que sean
capaces de penetrar y destruir la biope-
lícula, para que la infección no reincida.
En este artículo presentamos dos ten-
dencias actuales de investigación para
contrarrestar la resistencia antibiótica:
una basada en plantas medicinales y
otra en la nanotecnología, que aplica-
das conjuntamente pueden producir
un efecto sinérgico.
El uso de plantas medicinales en
México
La herbolaria ha llegado a tratar un
sinnúmero de malestares. Las plantas
medicinales se definen (Hernández et
al.,1981) como aquellas que contienen
en alguno de sus órganos, principios
activos (sustancias a las que se debe
el efecto farmacológico de un medi-
camento) que administrados en dosis
suficientes pueden producir efectos
curativos. Se estima que solamente
Figura 1.
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10 por ciento de las plantas conocidas
pueden considerarse medicinales (Do-
mingo et al., 2003) y son reconocidas
dentro de tratados médicos de fitotera-
pia por presentar algún uso, atribuidos
a Hipócrates de Cos, expresada en los
tratados Sobre la medicina antigua,
Sobre la honestidad, Sobre el médico,
los Preceptos y entre los más conoci-
dos, el célebre juramento hipocrático.
El estudio de los componentes de las
plantas medicinales se centra en las
sustancias que producen un efecto far-
macológico en los seres vivos, es decir,
los principios activos, que pueden ser
sustancias simples o mezclas comple-
jas como resinas y aceites.
Las plantas medicinales han sido parte
importante de la historia de los pueblos
indígenas, ya que eran un conocimiento
transmitido de manera generacional. Al
igual que ahora, la aplicación de la me-
dicina dependía de la enfermedad que
deseaba curarse. Los indígenas poseían
un amplio conocimiento de la herbola-
ria, así como de la anatomía del cuerpo
humano. A las hierbas fueron agrega-
dos minerales que poseían propieda-
des curativas. La forma de aplicación
de los medicamentos era mediante
laceraciones, emplastos, polvos secos,
aceites, entre otros.
Con la llegada de los españoles al te-
rritorio mexicano, ocurrió un mestizaje
en el uso y costumbres respecto a la
manera de tratar las enfermedades
mediante el uso de extractos prove-
nientes de plantas. Dicho mestizaje
originó la botica, lugar donde se pre-
paraban compuestos con sustancias
extraídas de las plantas, como aceites
y esencias. Además, la medicina espa-
ñola introdujo nuevas formas de cura-
ción como el uso de jeringas metálicas
y la incorporación de otras plantas que
no eran endémicas como la manzani-
lla, el romero, la sábila y la albahaca.
Las plantas medicinales y los
avances científicos
Con la constante evolución de la me-
dicina industrial, el uso de las plantas
medicinales fue mermando como
alternativa ante malestares. Actual-
mente, varias instituciones se dedican
al estudio científico de estas plantas,
debido a que algunos investigadores
consideran a la herbolaria una opción
viable para el tratamiento de los pro-
blemas de la salud. Ello se debe a que
las plantas contienen moléculas con
múltiples efectos benéficos para aliviar
dolores musculares, controlar niveles
de colesterol y triglicéridos y migrañas,
hasta prevenir el cáncer. Entre estos
compuestos de interés, algunos tienen
propiedades importantes contra mi-
croorganismos. Los metabolitos secun-
darios de las plantas se clasifican en
terpenos, fenoles, alcaloides y glucó-
sidos cianogénicos; pueden utilizarse
como productos farmacéuticos, cos-
méticos, biopesticidas agroquímicos,
aromatizantes o aditivos alimentarios,
fragancias y pigmentos naturales.
Los microbios resistentes pueden transmitirse a través de la ingesta de alimentos de origen animal
Figura 2.
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Entre las ventajas de la medicina a
base de plantas, destacan: la accesibi-
lidad para su uso y recolección, la gran
variedad de plantas, que no representa
un gasto económico considerable y su
eficacia (figura 2).
En los últimos años ha tenido un gran
auge la investigación en nanotecno-
logía, que en el campo médico se ha
dirigido como microbicida debido a la
alta efectividad de metales como pla-
ta, cobre y zinc, por nombrar algunos
(Robles-Martínez et al., 2019). Las na-
nopartículas son materiales del tama-
ño de cero a 100 nanómetros (nm);
su elevada proporción de átomos su-
perficiales les confiere propiedades fí-
sicas y químicas novedosas, por lo que
pueden ser utilizadas en diferentes
aplicaciones tecnológicas; por ejem-
plo, como agentes antimicrobianos de
amplio espectro para controlar el creci-
miento bacteriano en una variedad de
materiales, incluidos los dentales, tex-
tiles, preparaciones tópicas y dispositi-
vos médicos como vendas, aplicadas
principalmente en la piel suturada.
La investigación combinada de las
plantas medicinales y la nanotecnolo-
gía permitiría solucionar la resistencia
a antibióticos; el uso de extractos de
plantas —como soporte biocompati-
ble— combinado con el decorado de
nanopartículas metálicas puede re-
sultar en un efecto sinérgico que po-
tencie las características antibióticas,
y así obtener un fármaco antifúngico
con doble estocada, es decir, si los
hongos tienen resistencia a uno de los
posibles mecanismos de defensa, otro
agente antimicrobiano reforzaría el ata-
que con grupos funcionales y cargas
opuestas a la nanoplata. Por eso nues-
tra propuesta fue utilizar un portador
biocompatible que también propor-
cionara una funcionalidad de ataque,
Figura 3.
dando así un efecto sinérgico, cuando
el hongo presentara resistencia a los
agentes antifúngicos.
Dicho fármaco antifúngico sería más
efectivo que los productos sintéticos
que se venden actualmente, con poca
permeabilidad y baja eficacia en el tra-
tamiento. El decorado de extractos na-
turales es un proceso mediante el cual
se insertan nanopartículas en la estruc-
tura de la red de proteínas del extracto,
las cuales son afines a sus cargas.
El dopaje puede alterar las propieda-
des tanto químicas —en su estructu-
ra molecular— como físicas —distri-
bución de las cargas e interacciones
electrostáticas— (Robles et al., 2019)
(figura 3).
Para este propósito es preciso que las
plantas seleccionadas sean fáciles de
cultivar y que sus ingredientes activos
sean potentes y químicamente esta-
bles; entre ellas podemos mencionar al
ajo, que ha sido ampliamente estudia-
do debido a sus propiedades antitrom-
bóticas, antitumorales, antifúngicas y
antiparasitarias. El primer uso registra-
do del ajo como medicamento es pro-
bablemente en fórmulas terapéuticas
escritas en el Codex Ebers, un papiro
médico egipcio que data de alrededor
del año 1550 a. C. y que lo menciona
como una medicina eficaz contra los
tumores y los problemas del corazón,
entre otros (Hernández et al.,1981).
La alicina (S-2-propenil éster del ácido
2-propanol-1-sulfinotiótico) que con-
tiene el ajo fresco es una molécula que
presenta 70 por ciento de azufre. Es un
compuesto formado por la interacción
de su precursor (alliin) con la enzima
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alinasa, que se encuentra en el cito-
plasma, de modo que el sustrato sólo
tiene acceso a los precursores cuando
el tejido se rompe —cuando se aplas-
ta o se corta el ajo—, lo que provoca
su formación acompañada del olor
característico. La alicina y sus produc-
tos de degradación son los principales
ingredientes biológicamente activos
del ajo contra bacterias, virus, hongos
y parásitos, así como células cancero-
sas (Robles-Martínez et al., 2019), y la
inhibición de la síntesis de colesterol
en células de mamíferos (figura 4).
Por su parte, las nanopartículas de
plata han atraído la atención debido a
que, dependiendo del tamaño o for-
ma, presentan propiedades diferen-
ciadas. En la antigüedad, éstas —y de
algunos otros metales como oro— ya
se empleaban como pigmentos de-
corativos en artesanías, tiñendo vidrio
o cerámica (Robles-Martínez et al.,
2019). Sus aplicaciones en el campo
de la medicina han servido para me-
jorar muchos tratamientos que ya no
es posible tratar con la medicina tradi-
cional, debido a que los fármacos que
se usan tienen severos efectos secun-
darios que podrían disminuirse con su
uso. Sus aplicaciones en el campo de
la medicina han servido para mejorar
muchos tratamientos, aumentando
su eficiencia. Además, en la medicina
tradicinal existen fármacos que oca-
sionan efectos secundarios, los cuales
podrían disminuirse considerablemen-
Figura 4.
AgNo3Citrate
Seeds
Nucleation
AsExt-AgNPs
AsExt (allicin)
Active sites
NaBh4
+
+
Ag0
Ag0 Ag0
Ag0
Ag0
Ag0
Ag0
Ag2O
Ag0Ag0
Ag0Ag0
Ag0
Ag0Ag0
Ag2O
Ag0Ag0
Ag0Ag0Ag0
Ag0
Ag0 Ag0Ag0
Ag0Ag0 Ag0
Ag0Ag0 Ag0
Ag0
Ag0 Ag0 Ag0Ag0
Ag0 Ag0
Ag0 Ag0Ag0
Ag0
Ag0
Ag0
Ag0Ag0
Ag0
Ag2O
Ag2O
Ag2O
Ag2O
te con el uso de la nanotecnología que
está enfocada en dirigir fármacos a
las células objetivo, evitando de esta
manera el daño a células sanas. Algu-
nas de las que ya están en el mercado
farmacéutico son las gasas con nano-
partículas de plata que se usan en el
tratamiento de quemaduras serias o
heridas graves, que mejoran la eficien-
cia contra 150 tipos de microbios; y en
trabajos de restauración dental, endo-
doncias o incrustaciones de porcelana,
se emplea un adhesivo con nanopartí-
culas de silicio, cuya función es formar
uniones extraordinariamente fuertes
entre el esmalte y las coronas.
Las nanopartículas de plata se forman
por la reducción de la plata Ag+ en la
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Obtuvo el Doctorado Institucional en Ingeniería y Ciencia de Materiales por la UASLP. Es investigadora en el Instituto de Física de la UASLP en donde trabaja en el proyecto “Biorremediación de agua y suelo, desarrollo de cemento dental hidrófobo y extractos naturales decorados con AgNPs“.
MARISSA ROBLES MARTÍNEZ
forma de nitrato de plata acuoso, es
decir, cada catión Ag+ debe ganar un
electrón para convertirse en Ag0; los
átomos de plata metálica comienzan
a agregarse, formando nanopartículas
de plata (AgNPs). Las nanopartículas,
que por sí mismas tienen propieda-
des antimicrobianas, se adhieren a la
alicina que también tiene sitios activos
que pueden mejorar significativamen-
te gracias a éstas (Robles-Martínez
et al., 2019).
Aunque el mecanismo de acción de
las AgNP no ha sido estudiado com-
pletamente, se han propuesto diferen-
tes mecanismos, entre los que desta-
can: 1) Absorción y acumulación en
bacterias, causando la separación de la
membrana citoplásmica a medida que
se contrae por variación de presión os-
mótica; 2) Inactivación de la prolifera-
ción celular por la interacción entre Ag+
y el ADN bacteriano; 3) Inactivación de
la respiración celular por niveles mi-
cromolares de iones Ag+; 4) Los iones
de plata podrían dañar la membrana
mediante la formación de fosas (Ro-
bles-Martínez et al., 2019).
La investigación en la UASLP
Recientemente, un grupo de trabajo
del Laboratorio de Polímeros del Ins-
tituto de Física de la Universidad Autó-
noma de San Luis Potosí propuso un
extracto natural y biocompatible de ajo
como soporte, decorado con nanopar-
tículas de plata, para generar un agente
antimicótico eficaz contra los dermato-
fitos en bajas concentraciones, lo que
permitiría aumentar la capacidad anti-
fúngica de estos sistemas.
El extracto de ajo fue decorado con
AgPN, demostrando un efecto sinérgi-
co en el cual fue posible inhibir el cre-
cimiento de Trichophyton rubrum, un
hongo dermatofito —que puede causar
micosis superficial en humanos y ani-
males— responsable de enfermedades
de la piel como el pie de atleta, prurito
del jockey y tiña. Si los hongos tienen
resistencia a uno de los posibles me-
canismos, otro agente antimicrobiano
reforzaría el ataque con grupos fun-
cionales y diferentes cargas a la nano-
plata. Por ello, se vislumbra una nueva
propuesta consistente en el uso de un
soporte biocompatible, que también
proporcione funcionalidad de ataque
y nanopartículas, lo que produciría un
efecto sinérgico en el combate de bac-
terias y hongos (Robles et al., 2019).
Esta investigación es realizada desde
agosto de 2016, bajo la dirección de
los doctores José Elías Pérez López
del Instituto de Física y Rosalba Pati-
ño Herrera del Instituto Tecnológico de
Celaya. Fue publicada en una revista
internacional en enero de este año. En
la portada en la misma revista se con-
sideran patentar este tratamiento. Ac-
tualmente, otros modelos con extrac-
tos naturales como Mentha piperita
y Allium cepa son estudiados y com-
parados entre sí para poder proponer
un mecanismo de acción. Además
de la realización de estudios para dar
distintas aplicaciones a este sistema
como es el caso de la biorremediación
de agua.
Referencias bibliográficas:Hernández, R. y Jordá, M. G. (1981). Plantas medicinales.
México. Editorial PaxDomingo, D. y López-Brea, M. (2003). Plantas con acción
antimicrobiana. Revista Española de Quimioterapia, 16(4), pp. 385-393.
OMS. https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/resistencia-a-los-antibi%C3%B3ticos
Robles‐Martínez, M., González, J. F., Pérez‐Vázquez, F. J., Montejano‐Carrizales, J. M., Pérez, E. y Patiño‐Herrera, R. (2019), Antimycotic Activity Potentiation of Allium sativum Extract and Silver Nanoparticles against Trichophyton rubrum. Chemistry & Biodiversity. doi:10.1002/cbdv.201800525.
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