• Estrena el CNyN de la UNAM un área de investigación
biológica, encabezada por Rafael Vázquez Duhalt
• En sus líneas de trabajo encapsulan enzimas que mejoran
la eficiencia de fármacos contra el cáncer, suministran
medicamentos en materiales nanométricos y utilizan sistemas
bacterianos para suministrar al intestino sustancias benéficas
Una novedosa área de investigación
con gran potencial de aplicación, que reúne a la biología
avanzada con la ciencia de materiales en la escala de lo pequeño,
ha iniciado su trabajo académico en el Centro de Nanociencias
y Nanotecnología (CNyN) de la UNAM, ubicado en Ensenada, Baja
California.
Se llama bionanotecnología y es la conjunción
de las capacidades de los sistemas biológicos y bioquímicos
con las propiedades de los materiales nanoestructurados, resumió
Rafael Vázquez Duhalt, quien encabeza el área y a un grupo
de científicos que exploran el área biológica en
un centro tradicionalmente dedicado a la física y la química
teóricas enfocadas a materiales y catálisis.
“La ciencia moderna es la interfase de
las áreas tradicionales del conocimiento. Ya no se puede pensar
en química pura, hay que asociarse con física y biología.
Las ciencias modernas son multidisciplinarias y los nuevos laboratorios
deben entrar a las diferentes áreas”, consideró
el ingeniero químico industrial, maestro en química analítica
del medio ambiente y doctor en ciencias biológicas.
En el grupo hay microbiólogos, químicos y un físico.
“Me he desarrollado en la biotecnología, que es multidisciplinaria,
pero la bionanotecnología es una oportunidad de encontrar nuevas
interacciones entre áreas tradicionales del conocimiento”,
insistió Vázquez Duhalt.
Nuevo departamento en el CNyN
Esa área novedosa se conjunta en el
Departamento de Bionanotecnología del CNyN, que se concretó
tras 10 años de planear dentro de la UNAM un centro de investigaciones
en biología avanzada.
“Desde 2003 nos reunimos en Cuernavaca
–donde Vázquez era investigador del Instituto de Biotecnología
(IBt) de la UNAM– Rodolfo Quintero (del IBt), María Teresa
Viana (de la Universidad Autónoma de Baja California), y yo,
con el entonces director del Centro de Ciencias de la Materia Condensada,
Leonel Cota Araiza. La idea era traer la rama biológica a un
centro especializado en física y química teórica
enfocada a materiales; la oportunidad se dio en el momento que este
espacio se convirtió en el CNyN”, relató.
Hoy, ese departamento cuenta con cuatro investigadores
titulares, uno posdoctoral, un técnico académico y 15
estudiantes de posgrado.
“Pronto se integrarán dos investigadores
posdoctorales más y espero que en un bienio podamos tener dos
titulares más, pues la idea es trabajar como un grupo grande,
con científicos de varios niveles, en el que los más jóvenes
puedan crecer y tener investigaciones independientes, pero con el fomento
a la interacción para formar un grupo sólido del más
alto nivel, competitivo a nivel internacional”, explicó.
Encapsular enzimas para mejorar quimioterapia
Una de las líneas de investigación
es la encapsulación de enzimas para mejorar la quimioterapia
contra el cáncer. En el laboratorio, Vázquez Duhalt, junto
con Rubén Cadena, diseñan y producen nanoesferas que transportan
actividad enzimática que activa los fármacos dirigidos
a tumores.
Para lograrlo, encapsulan las enzimas en cápsides
virales –partículas de virus de entre 20 y 100 nanómetros
sin contenido de ácidos nucleicos ni capacidad de infectar–
que son modificadas para que se peguen específicamente a los
tejidos tumorales y ahí ejerzan su actividad.
Las estructuras o cápsides son inteligentes,
pues son capaces de reconocer el tejido al que van dirigidas y dentro
llevan un medicamento con suministro controlado.
“Hay varios grupos en el mundo que realizan
investigación para llevar fármacos a sitios específicos,
pero lo innovador de nuestro proyecto es que vamos un paso más
allá. Queremos generar una actividad enzimática que activará
al medicamento en el sitio preciso donde se requiere, con ello pretendemos
hacer más eficiente el efecto de los fármacos”,
dijo.
Enzimas en materiales mesoporosos
Otra línea de trabajo de este grupo,
en donde está involucrado Sergio Águila, conjunta las
cualidades catalíticas de las enzimas con propiedades muy específicas
de los nanomateriales.
“Hacemos inmovilización de enzimas
en materiales nanoestructurados mesoporosos para darles propiedades
diferentes de actividad y estabilidad; esto tiene aplicaciones en la
medicina y la industria”.
Estabilizamos unas llamadas peroxidasas, con
las que hemos trabajado 20 años, que tienen la propiedad de ser
inactivadas en presencia de su propio sustrato, que es el peróxido
de hidrógeno, detalló.
Las peroxidasas tienen aplicaciones muy variadas,
pero no se pueden utilizar a gran escala porque se inactivan. “Tratamos
de inmovilizarlas en materiales específicos que tienen la capacidad
de transferir electrones para hacerlas más estables; tenemos
resultados preliminares que indican que sí podemos hacerlo”,
adelantó.
Por otro lado, con la participación de Alejandro Huerta, se explora
la posibilidad de usar sistemas bacterianos especializados en la transferencia
de compuestos para el suministro de interés terapéutico
a células intestinales.
“Es un sistema de proteínas que
usan bacterias para inyectar toxinas. Queremos aislarlo y utilizarlo
para que sistemas inocuos suministren medicamentos u otras sustancias
benéficas a tejidos específicos como el intestino”,
abundó.
Modificación química de enzimas
Otra investigación busca modificar enzimas
químicamente, mediante un recubrimiento de tres capas, para que
sea reconocida por los tumores cancerosos sin necesidad de emplear la
cápside viral.
“Ponemos tres capas diferentes de moléculas.
La primera es para incrementar el número de grupos reactivos
en la superficie de la proteína; la segunda es una cubierta de
un polímero compatible que hace a la enzima inmunológicamente
inerte (es decir que no tenga reacción inmunológica ni
cause ninguna reacción) y la tercera tiene grupos funcionales
que son reconocidos por las células tumorales. Queremos que esta
enzima recubierta sea reconocida por los tumores”, remarcó.
Finalmente, Vázquez Duhalt destacó
que en el CNyN sus colegas físicos son expertos en el diseño
de materiales a escala nanométrica, mientras los biotecnológos
tienen el conocimiento de biología y bioquímica. “Conjuntar
estas áreas ha resultado muy productivo para aprovechar propiedades
tanto bioquímicas como de materiales nanoestructurados”.
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