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DESARROLLAN POLIURETANO BIOCOMPATIBLE PARA USO BIOMÉDICO

Para evitar las infecciones que muchos pacientes adquieren al insertárseles sondas, válvulas o cualquier material implantable en su cuerpo, Franklin David Muñoz Muñoz desarrolló –durante su estudio de doctorado en la UNAM– una metodología para modificar o funcionalizar materiales de uso biomédico como el poliuretano.

Para ello utilizó radiación de alta energía, de tal manera que sus parámetros de biocompatibilidad y citotoxicidad se alteraran de forma negativa. Un objetivo específico era incluir funcionalidades que permitieran interaccionar con un antibiótico para, posteriormente, lograr una liberación controlada, en especial sobre los sitios de implante.

Bajo la tutoría de Emilio Bucio Carrillo, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de esta casa de estudios, Muñoz Muñoz, químico colombiano (quien cursó maestría y doctorado en Ciencias Químicas en esta casa de estudios) mejoró un poliuretano comercial, de marca registrada Tecoflex®, al modificar su estructura interna para conferirle sensibilidad a estímulos como la temperatura y pH.

Por este desarrollo, ya patentado, ganó la edición 2013 del Premio IIM-UNAM a la Mejor Tesis Doctoral en el Área de Ciencia e Ingeniería de Materiales, que desde hace 18 años otorga el Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de esta universidad.

La investigación se realizó en el Laboratorio de Macromoléculas del Departamento de Química de Radiaciones y Radioquímica del ICN, en colaboración con el Departamento de Farmacia y Tecnología Farmacéutica de la Facultad de Farmacia de la Universidad Santiago de Compostela, de España.

Con frecuencia, los polímeros convencionales con los que están hechos varios dispositivos de uso biomédico se relacionan a la generación de infecciones en pacientes durante un proceso quirúrgico o una estancia hospitalaria, pues son fácilmente colonizados por bacterias presentes en este medio, como Staphylococcus aureus, que como la mayoría, tienen la capacidad de poblar rápidamente la superficie de los materiales y formar biocapas o biopelículas, mecanismo que las hace impermeables a la acción de los antibióticos.

Ello conduce a un problema de salud pública que abarca no sólo los altos niveles de mortalidad y morbilidad, sino también el incremento de los costos del tratamiento (debido al reemplazo inmediato del dispositivo infectado) y de la estancia hospitalaria, así como la necesidad de una nueva administración de antibióticos con un aumento en sus dosis, explicó Muñoz en entrevista.

Irradiar para modificar la estructura

Para modificar e incorporar nuevas funcionalidades en el poliuretano comercial, ese material fue sometido al irradiador Gamma-Beam 651 PT del ICN. Con ese proceso se promovieron reacciones de injerto y entrecruzamiento para formar sistemas de redes interpenetrantes con respuesta dual a los cambios de temperatura y pH en medios fisiológicos.

Las modificaciones fueron optimizadas para maximizar la interacción entre el material y los fármacos, como la vancomicina –antibiótico usado para combatir bacterias gran-positivas–; con ello se logra liberar la sustancia de manera controlada y localizada específicamente en los sitios de inserción. Con este método se pudo inhibir el crecimiento bacteriano sobre catéteres y láminas del material propuesto.

Escogimos el material Tecoflex® por sus ventajas frente a otros polímeros en aplicaciones biomédicas, como son su alta biocompatibilidad y baja toxicidad, para comprobar que un uso adecuado de la radiación gamma sirve como herramienta para dotar de nuevas y múltiples funciones especializadas a estos materiales, sin alterar negativamente sus parámetros.

Además, hemos avanzado en la meta de reinsertar el uso en aplicaciones biomédicas, de otros polímeros que actualmente son descartados por su susceptibilidad a la colonización bacteriana, como son el polipropileno y el polietileno, detalló.

Las infecciones bacterianas se adquieren con frecuencia en procesos quirúrgicos, posoperatorios o por una asepsia inadecuada sobre las puntas del implante expuesto al medio, lo que implica un riesgo para los pacientes que necesitan convivir a diario con esta clase de dispositivos. “Con estos nuevos materiales buscamos que un sistema implantable, como un catéter, extienda su vida útil después del proceso de inserción y así atravesar con éxito las primeras 24 horas de aplicación, periodo de alta vulnerabilidad para esta clase de dispositivos”, acotó.

Con el nuevo insumo, en las primeras horas de uso los dispositivos empiezan a liberar las sustancias bioactivas, para evitar la colonización durante el proceso quirúrgico.

Tras la irradiación, el material fue modificado con componentes químicos sensibles a estímulos, que liberan o absorben sustancias farmacológicas en respuesta a las condiciones del medio. “El material fue optimizado de tal manera, para que según los valores de temperatura o pH del paciente la sustancia sea liberada de forma local en el organismo, al migrar desde su superficie. Por otro lado, el uso de radiación implica que otros precursores e iniciadores de reacción, considerados como contaminantes en muchos materiales diseñados para aplicaciones biomédicas, sea omitido”

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-131 – Ciudad Universitaria - 5 de marzo de 2014.

Educación y cultura, Posgrados, Salud

MÉTODO DE DIAGNÓSTICO PARA IDENTIFICAR TRES VIRUS RESPIRATORIOS

En la Facultad de Medicina, Rocío Tirado detecta en muestras de pacientes los virus sincitial respiratorio, metapneumovirus y parainfluenza humanos, principales causantes de este tipo de males en bebés, niños y ancianos

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Para identificar a tres virus causantes de enfermedades respiratorias, emparentados entre sí y cuyos síntomas se confunden con frecuencia, Rocío Tirado Mendoza, técnica académica de la Facultad de Medicina (FM) de la UNAM, desarrolló un método diagnóstico que precisa, a nivel molecular, de cuál de ellos se trata.

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A partir de líneas celulares y secuencias genéticas, la química farmacéutica bióloga, maestra en biología celular y doctora en ciencias biomédicas por esta casa de estudios, detecta los virus sincitial respiratorio, metapneumovirus y parainfluenza, todos en sus variantes humanas.

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“Se trata de los tres microorganismos causantes de las principales enfermedades respiratorias y tienen como blanco principal a los ancianos y a la población infantil, de cero a cinco años”, indicó la universitaria en entrevista.

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El sincitial respiratorio humano es el agente número uno de bronquiolitis, bronquitis y neumonía en niños de cero a dos años. Causa alrededor de 160 mil decesos anuales en el orbe, 10 mil de ellos en adultos mayores.

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El metapneumovirus humano es un microorganismo descubierto en Holanda en 2001, por lo que aún no se tiene una estadística global confiable. “Aunque se describió hace pocos años, hay evidencia de su existencia en generaciones anteriores. A nivel mundial, es responsable del ocho por ciento de las infecciones en adultos mayores y tiene un índice de mortalidad de siete por ciento, cifra corta porque es de reciente descubrimiento”, precisó.

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En tanto, el virus parainfluenza humano –distinto del de la influenza estacional y otros como el AH1N1, que en 2009 provocó una epidemia en la Ciudad de México— también causa bronquitis, bronquiolitis y algunos tipos de neumonía, aunque muchas cifras de su frecuencia se confunden con otros virus respiratorios.

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Sin vacunas ni diagnósticos certeros

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“Para ninguno de estos microorganismos existen vacunas ni antivirales. Además, en México la red de vigilancia epidemiológica no indica cuál de estos virus se presentan con mayor frecuencia, qué edades son las más afectadas y otras tendencias”, señaló Tirado Mendoza.

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Los tres virus son estacionales y afectan generalmente en la época invernal, pero se desconoce cuál de ellos afecta más a la población nacional, aunque a nivel mundial es el sincitial respiratorio. “Falta investigación para conocer el flujo de movimiento de estos microorganismos en el país”, alertó.

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Incluso, en los grandes hospitales nacionales (públicos y privados) no se tienen establecidos los métodos diagnósticos específicos para estos virus. “Ello y la similitud de los síntomas en los tres casos dificulta un diagnóstico certero, lo que es delicado en niños con daño respiratorio previo, asma o desnutrición”, subrayó.

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Aislamiento viral y tipificación

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En el Laboratorio de Biología de Microorganismos, adscrito al Departamento de Microbiología y Parasitología de la FM, la universitaria trabaja, a partir de muestras humanas obtenidas mediante exudado faríngeo, en el aislamiento viral y la genotipificación de esos microorganismos.

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“Inicialmente establecimos una colaboración con el Instituto Nacional de Referencia Epidemiológica (INDRE), después ampliamos la colaboración con el Hospital Adolfo López Mateos del ISSSTE para la obtención de muestras biológicas de los pacientes, con el propósito de llevar a cabo la detección y genotipificación de cada uno de estos virus”, apuntó.

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Entre sus análisis destaca la comparación de cada muestra con cepas virales de referencia por ensayos de RT/PCR, que son amplificaciones de secuencias genéticas previamente establecidas. “Tenemos seleccionados los genes que nos interesan para cada uno de los virus y podemos hacer identificación y aislamiento preliminar, que luego confirmamos con ensayos moleculares”, explicó la especialista, con 23 años de experiencia en este ámbito.

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Propuesta metodológica para evaluar la actividad virucida de productos desinfectantes

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Tirado Mendoza propone que, con su método, las empresas farmacéuticas interesadas prueben la actividad virucida de sus productos desinfectantes. “Con la metodología establecida en el laboratorio es factible realizar esas pruebas (es decir, la eficiencia de un agente para destruir un virus) en algunos desinfectantes”.

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Estos virus tienen una envoltura exterior vulnerable a detergentes y solventes orgánicos, que afectan su estructura y disminuyen su capacidad infectiva.

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Los desinfectantes podrían desarrollarse en gel, alcohol o gotas, según su uso: para bebés, para limpiar las manos o para desinfectar superficies. “La idea es utilizar el método y los cultivos celulares, a fin de confrontar su eficiencia”

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-059  -  Ciudad Universitaria - 30 de enero de 2014

Educación y cultura, Posgrados, Salud, opinión

Prevención contra la gastritis, úlcera péptica y cáncer

Hacia 1983, John Robin Warren y Barry Marshall, médicos e investigadores australianos, descubrieron que la causante de muchas de las gastritis y de las úlceras pépticas era la bacteria Helicobacter pylori, ligada al desarrollo de cáncer gástrico, segunda causa de muerte en el mundo dentro de las enfermedades neoplásicas (en 1994, la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer la clasificó como un carcinógeno del grupo 1).

En la actualidad, se calcula que 50 por ciento de la población del planeta está infectada con H. pylori, y según un estudio de 1998, el 66 por ciento de los mexicanos es seropositivo.

De ese 50 por ciento, la mayor parte permanecerá asintomática o padecerá gastritis leve, y de ese porcentaje, de 10 a 15 por ciento desarrollará una úlcera péptica.

Esta última se clasifica en úlceras gástricas y duodenales. H. pylori es responsable del 80 por ciento de las primeras, y de casi 95 por ciento de las segundas. Con respecto al cáncer gástrico, de uno a tres por ciento de los infectados corre riesgo de desarrollarlo.

Irma Romero Álvarez, investigadora del Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina (FM) de la UNAM, dirige un estudio de la actividad anti-Helicobacter pylori de extractos y compuestos aislados de diversas plantas medicinales mexicanas.

Al principio, con el apoyo de científicos del Instituto de Biología (IB), Romero Álvarez y sus colaboradores identificaron tanto las plantas comerciales que se vendían en el Mercado de Sonora, como las colectadas por ellos para combatir trastornos gastrointestinales o de dolor de estómago, y escogieron las que tenían mejor actividad anti-Helicobacter pylori. Desde entonces las analizan para tratar de discernir cómo actúan.

“Trabajamos en el laboratorio con la bacteria in vitro y probamos la actividad gastroprotectora y antiinflamatoria de las plantas medicinales en ratones. Nuestra investigación, que lleva varios años, es básica y multidisciplinaria: también participan investigadores de la Facultad de Química (FQ) y del IB, así como del Cinvestav del Instituto Politécnico Nacional”, añadió.

Entre las plantas medicinales analizadas por los universitarios están el cuachalalate, la hoja del aguacate, estafiate, hierba del cáncer, yerbabuena, chirimoya, algunos epazotes, árnicas, y la chupandilla.

La primera fue el cuachalalate, porque es una de las más famosas. En la FQ ya se habían estudiado sus propiedades gastroprotectoras y antiinflamatorias, pero no se sabía si tenía un efecto anti-Helicobacter pylori.

En cuanto a la chupandilla, hallaron que se usaba como adulterante del cuachalalate. Científicos del IB les dijeron que, debido a la escasez de esta última, los vendedores suelen complementarla con un poco de la primera.

“Al estudiarla por separado, nos dimos cuenta de que, incluso, era más activa que el cuachalalate para eliminar a la bacteria in vitro. De este modo decidimos analizarla a profundidad porque no había muchos estudios químicos, microbiológicos, gastroprotectores, ni antiinflamatorios”.

Fraccionaron la chupandilla con distintos solventes y observaron, en primer lugar, la actividad anti-Helicobacter pylori de sus extractos; luego vieron su toxicidad, pues para pasar a una fase posterior es necesario saber si son tóxicos o no.

Así detectaron dos extractos: uno hexánico, que tiene una adecuada actividad contra la bacteria, y propiedades antiinflamatorias y antiulcerosas importantes, pero del que se obtienen pequeñas cantidades, y otro metanólico, que tiene menos actividad anti-Helicobacter pylori y propiedades antiinflamatorias que el hexánico, pero es un excelente gastroprotector y de él se pueden extraer cantidades importantes.

“Lo que queremos es comprobar si las propiedades que se les atribuyen son ciertas, y a partir de ahí, tratar de aislar los compuestos que podrían llegar al mercado como un nuevo antibiótico, aunque sabemos que las probabilidades de que un compuesto obtenido por nosotros llegue son bajas”, reconoció Romero Álvarez.

Actualmente, los extractos de plantas reciben apoyo, porque la ONU se percató que la gente sigue con su uso como una fuente alternativa de medicamentos.

“Contienen muchos compuestos que pueden tener efecto sobre distintas sintomatologías. En el caso de la gastritis y la úlcera péptica, un extracto que mate a la bacteria, sea gastroprotector y antiinflamatorio, y no cause tantos efectos colaterales, sería quizás un artículo más viable que un nuevo antibiótico. Por eso nuestra idea no es sólo contribuir al desarrollo de un nuevo fármaco, sino poner en manos de la población uno o varios extractos que permitan tratar, directa e integralmente, esos padecimientos”, indicó.

Recientemente, los investigadores realizaron un experimento piloto para ver si el extracto metanólico de la chupandilla podía tener no sólo actividad gastroprotectora, sino resolver la úlcera gástrica. Lo administraron en ratones con úlcera inducida por alcohol y obtuvieron una mejora significativa. Con los datos que recopilen estarán más cerca de pasar a la siguiente etapa, la clínica.

“Nuestra intención es completar los estudios preclínicos en ratones y pasar a la etapa final: la clínica en seres humanos. Para ello necesito asociarme con alguien que trabaje la farmacología de los compuestos que vayamos a probar”, apuntó.

Debido a que a la fecha no hay una vacuna contra H. pylori, otra línea de estudio de Romero Álvarez y sus colaboradores es probar si los extractos y compuestos que han aislado son capaces de inhibir los procesos de colonización de esa bacteria, con lo que incidirían en la prevención de los padecimientos que ocasiona.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-435 - Ciudad Universitaria - 19 de julio de 2013.

Educación y cultura, Posgrados, Salud

BARRO CON CHAPOPOTE Y ACEITE DE CHÍA, MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

Mediante la química orgánica, investigadores universitarios han podido identificar las sustancias que hace más de mil años permitieron a los arquitectos construir con barro edificios que permanecen hasta nuestros días, a pesar de lluvias y huracanes.

En el sitio arqueológico La Joya de San Martín Garabato, en el municipio de Medellín de Bravo, a 15 kilómetros al sur del puerto de Veracruz, hay arquitectura monumental construida entre los periodos Protoclásico y Clásico (entre los años 400 y 1000 después de Cristo).

Dado el deplorable estado en que se encontraba la estructura, debido a la extracción de tierra para fabricar ladrillo, en 2004 se iniciaron las excavaciones, y a partir de 2009 un grupo interdisciplinario realizó los estudios sobre materiales estructurales originales, la preservación y mantenimiento de la pirámide.

Para los investigadores es importante identificar las sustancias que han mantenido a la pirámide en mejores condiciones de lo que se esperaría, dado el tipo de material empleado. Ello no sólo para conocer el avance tecnológico que permitió que se desarrollara una tradición arquitectónica que usó el barro como material de construcción en el trópico húmedo, sino también para emplearlo en la conservación de restos arqueológicos y en nuevas edificaciones.

Annick Daneels, del Instituto de Investigaciones Antropológicas (IIA) de la UNAM, responsable del proyecto, quiso saber cuáles elementos permitieron que por siglos el barro resistiera a la lluvia y al viento.

En el proyecto DGAPA-PAPIIT/UNAMIN300812 (2012-2014) “Patrimonio arquitectónico en tierra: estudio y gestión”, también participaron Yuko Kita, del Programa de Becas Posdoctorales en la UNAM, IIA, y Alfonso Romo de Vivar, responsable del Laboratorio de Productos Naturales, del Instituto de Química (IQ).

Para su análisis, se tomaron muestras de la estructura, como rellenos, adobes, pisos y aplanados, de las que se extrajeron y separaron las sustancias que los técnicos académicos de los laboratorios del IQ sometieron a varios experimentos, por ejemplo, espectroscopia infrarroja, resonancia magnética nuclear y espectrometría de masas.

Los análisis de las sustancias en las muestras estructurales se compararon con los de capas de chapopote sobre piezas de cerámica prehispánica del mismo periodo y sitio arqueológico. “En los resultados de ambos, encontramos hidrocarburos, ésteres aromáticos, y algunos que pensamos provienen de la descomposición del triglicérido de aceite secante”, dijo Romo de Vivar.

El académico agregó que los hidrocarburos y algunos ésteres podrían provenir de derivados del petróleo, como el bitumen, conocido en México por la palabra, de probable origen nahua, chapopote. El aceite secante actuaría como disolvente de aquél.

Yuko Kita, doctora en conservación de patrimonio cultural, indicó que el chapopote se disuelve bien en los aceites secantes. “De éstos, el más conocido es el de linaza, que se usa para las pinturas al óleo mezclado con pigmentos, y también para barnizar muebles de madera. Esa semilla de linaza no es endémica de México, pero la chía sí, de la que también se obtiene un aceite secante que habría sido utilizado como disolvente del chapopote.

“Disuelto este último, se habría utilizado como estabilizante del barro. Quizá de esta manera se empleó en la construcción prehispánica”, señaló la investigadora.

Material poco adecuado para la construcción

“En 2009 un equipo de arqueólogos, arquitectos, químicos e ingenieros, empezó a trabajar en la parte inorgánica de los materiales de la construcción prehispánica para saber qué tipo de arcilla contenía y encontraron una muy expansiva (esméctica) que no es un material muy favorable para usarlo en construcción”, relató Yuko Kita.

Annick Daneels consideró que alguna sustancia debió ser utilizada para estabilizar esta arcilla expansiva y conservar en buen estado las edificaciones, y buscó la colaboración de los químicos de la UNAM para determinarla.

“El uso del mucílago o ‘baba’ de nopal para fabricar adobe es muy conocido, pero aunque en la región crece nopal no es tan abundante como en el altiplano central”, externó Yuko Kita. “En otras regiones del trópico húmedo, como Guatemala y El Salvador, también hay estructuras prehispánicas de tierra cruda, y allá usan el extracto de malva (Sida rhombifolia) para la preservación e intervención de estas estructuras. Actualmente, se emplea el extracto de un árbol, la guácima (Guazuma ulmifolia) para fabricar adobe”.

Como las dos especies crecen en la región de La Joya, Annick Daneels estimó que utilizaron el extracto de una de ellas como aglutinante para la estructura de barro.

Se machacan los tallos y hojas de la malva y se remojan en agua, y al siguiente día se obtiene un líquido fluido con burbujas. El extracto de guácima se extrae de la corteza, al remojarla en agua por un día. El resultado es un líquido viscoso, un poco parecido a la baba del nopal, explicó Yuko Kita.

Sin embargo, al analizar los materiales originales de construcción hallaron una cantidad considerable de hidrocarburos.

“Como teníamos la idea de los mucílagos vegetales, al principio pensamos que hubo alguna impureza en los disolventes o contaminación moderna. Pero al trabajar con los disolventes del grado analítico, aún salía gran cantidad de hidrocarburos en las muestras, por eso confirmamos que éstos provienen de los materiales originales”, apuntó Yuko Kita.

Al confirmar su presencia, se preguntaron de dónde provenían. “Se sabe que en la antigua Mesopotamia se empleaba bitumen para pegar los adobes o impermeabilizar la estructura de tierra, y hoy en Estados Unidos se usa para estabilizar la estructura de tierra cruda disuelta en disolventes industriales o en forma de emulsión en agua. Los olmecas también utilizaban bitumen caliente para impermeabilizar sus construcciones. El caso de La Joya es distinto porque suponemos que disolvieron el bitumen en aceite secante, como el de chía, para poder mezclarlo con la tierra”, expuso.

Aceite de chía, como disolvente

Romo de Vivar está convencido de que la chía, planta de origen mexicano, es la fuente del aceite secante usado como solvente del chapopote. “El triglicérido puede provenir de ese aceite. Las señales en los espectros de resonancia magnética nuclear del triglicérido identificado en los materiales estructurales corresponden a los de aceites secantes”.

Por su parte, Yuko Kita añadió que “el único aceite secante prehispánico que se conoce es el de chía, y se tienen evidencias en México de su uso intenso, en lugar del de linaza en la pintura al óleo hasta el siglo XVIII. Pero estamos en proceso de identificar su origen y aún no podemos confirmar que fue el de chía, aunque es probable que sí”.

El chapopote disuelto en este último se mezclaba con el lodo para realizar una arquitectura monumental. “Esto hacía a la arcilla menos expansiva al evitar que entrara agua”, abundó.

Pruebas en el sitio

Desde diciembre de 2012, los investigadores empezaron a construir cinco muros de prueba en el sitio. En uno utilizaron agua sin estabilizante; en otro, el extracto de malva; en el tercero, mezclaron la tierra con extracto de guácima, y en el cuarto, usaron chapopote disuelto en aceite secante de linaza; en el último, probaron un producto comercial de emulsión de asfalto base agua.

“El aplanado sin estabilizante en seguida se agrietó. Los aplanados que contienen chapopote y la emulsión asfáltica no presentaron grietas profundas al fraguar. Tampoco en los casos de malva y guácima, aunque quizá no aguanten la época de lluvias. Vamos a monitorearlos para evaluar su resistencia a la intemperie”, detalló.

Como el empleo del chapopote disuelto en aceite secante en la construcción con barro no se había reportado en la literatura latinoamericana, los investigadores consideran que este hallazgo abriría nuevas rutas en los estudios sobre la arquitectura prehispánica de tierra cruda, y también sobre el origen de la materia prima, su producción y comercio en las antiguas culturas mesoamericanas.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-441   Ciudad Universitaria  22 de julio de 2013.

Educación y cultura, Física y Química, Posgrados

TEJIDO ÓSEO A PARTIR DE CÉLULAS MADRE

Investigadores de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Iztacala de la UNAM, desarrollan una línea de estudio para crear tejido óseo, a partir del cultivo de células madre tomadas de la pulpa dental de las piezas temporales o “de leche”, y de los terceros molares, mejor conocidos como “muelas del juicio”, con la intención de tratar defectos óseos como parte de la patología bucodental.

Con este fin, se instalará un laboratorio de ingeniería tisular en la Clínica Odontológica Cuautepec –una de las ocho a cargo de la entidad universitaria-, con apoyo de la Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación del Distrito Federal (SECITI). Además, impulsará indagaciones en la materia entre los alumnos de licenciatura y posgrado, informó Martín Ascanio Balderas, coordinador de los trabajos.

El universitario indicó que este proyecto, que se encuentra en sus primeras etapas, ha tenido el apoyo institucional de Patricia Dávila Aranda, directora de la FES Iztacala, quien determinó un espacio físico para su desarrollo.

En el lugar, ubicado en la delegación Gustavo A. Madero, se realizará el proyecto La ingeniería de tejidos en las disciplinas odontológicas, en el que también participan José Cano Brown y Carlos Andrés Gallardo, académicos de la FES, asesorados por Raúl Rosales Ibáñez, profesor investigador de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP).

Odontólogos del futuro

Los trabajos de ingeniería tisular en odontología aún son incipientes. Refieren a la construcción de tejidos en el laboratorio, a partir de células localizadas en la boca, campo en el cual la UASLP incursionó hace cuatro años, recordó el profesor-investigador de la universidad potosina.

“En conjunto con la FES, estamos por abrir un proyecto similar en la UNAM, para formar a los odontólogos del futuro. Además de contribuir en su formación profesional, pueden desarrollar investigación de alto nivel en esta nueva ciencia, con beneficio para los pacientes”, dijo Rosales Ibáñez.

La colaboración entre la instancia de esta casa de estudios y la UASLP, comenzó en diciembre de 2011, año en que Alberto Jiménez, alumno de la carrera de Cirujano Dentista de Iztacala, asesorado y acompañado por los profesores referidos (de la FES), llevó al laboratorio de ingeniería tisular de Raúl Rosales un tercer molar que fue extraído en la Clínica Odontológica Acatlán; en ese espacio se llevaron a cabo las fases experimentales para obtener las células madre a partir de la pulpa dental.

El laboratorio

El profesor de la FES adelantó que los trabajos tienen el objetivo de estandarizar la técnica para el cultivo de células madre tomadas de la pulpa dental, de ligamento periodontal y del paladar, para crear músculos, huesos o cartílago.

Además, se trabajará en la diferenciación celular y en los andamios tisulares. Posteriormente, se indagarán los avances en animales de experimentación, hasta llegar a su aplicación clínica en pacientes.

En los primeros años, el proyecto estará orientado al linaje osteogénico, para localizar otras zonas de la boca de donde obtener las unidades de cultivo. Es fundamental que las clínicas odontológicas participen en el proyecto, subrayó el especialista en oclusión y prótesis.

La finalidad es que los estudiantes se gradúen con una tesis y la publicación de un artículo indizado, con ranking internacional, para estandarizar la técnica de cultivo de células madre a nivel mundial.

A futuro, podría ser una alternativa en terapias regenerativas. Las instalaciones de Iztacala podrían aportar la piel que requieren los tratamientos de pacientes que sufren quemaduras o huesos para atender fracturas que no sanan.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-440 Ciudad Universitaria  21 de julio de 2013.

Posgrados, Salud

La división celular asimétrica de las células madre y progenitoras durante la homeostasis y el cáncer

La división celular asimétrica de las células madre y progenitoras durante la homeostasis y el cáncer

Resumen

Las células madre y progenitoras se caracterizan por su capacidad de auto-renovación y producir progenie diferenciada. Un buen equilibrio entre estos procesos se logra a través de divisiones asimétricas controlados y es necesaria para generar la diversidad celular durante el desarrollo y para mantener la homeostasis de los tejidos adultos. La alteración de este equilibrio puede resultar en el agotamiento prematuro de la piscina de células madre / progenitoras, o el crecimiento anormal. En muchos tejidos, incluyendo el cerebro, divisiones asimétricas dysregulated se asocian con el cáncer. Sobre la existencia de una relación causal entre los defectos de división celular asimétrica y la iniciación del cáncer es aún desconocida. En este artículo examinamos los mecanismos celulares y moleculares que regulan la división celular asimétrica en el linaje neural y discutir las posibles conexiones entre este mecanismo regulador y el cáncer.

ENLACE:http://link.springer.com/article/10.1007/s00018-013-1386-1/fulltext.html

Educación y cultura, Posgrados

LA EPIGENÉTICA, MEMORIA CELULAR SENSIBLE A FACTORES EMOCIONALES

La epigenética es un tipo de memoria molecular y celular que resulta de cambios estables en la expresión génica, sin alteraciones en la secuencia del ácido desoxirribonucleico (ADN). Es un conjunto de modificaciones que existen en la cromatina, y que se conservarán de una célula a otra dentro del organismo.

Aunque su expresión es básicamente bioquímica, es sensible a los factores emocionales que nos afectan. Incluso, condiciones sociales que influyen de manera importante en personas y comunidades, como la pobreza, la desnutrición y la marginación, tienen diversos efectos a este nivel.

“Es claro que no todo son los genes. Los cambios epigenéticos ocurren a consecuencia de señales del medio ambiente y hormonales”, explicó Patricia Joseph Bravo, investigadora del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM, que con su trabajo, profundiza en las modificaciones químicas que regulan la expresión genética.

“En un lenguaje de computación, los 23 mil genes que tenemos conformarían el hardware, mientras la epigenética sería el software”, ejemplificó.

Cromatina, definitiva en la expresión

“La epigenética es un conjunto de modificaciones que existen en la cromatina, y que se conservarán de una célula a otra dentro del organismo. Hay mucha discusión acerca de si esos cambios se heredan o no, pero es un mecanismo fundamental que ocurre durante el desarrollo y participa en la diferenciación celular”, detalló.

La cromatina es el conjunto de ADN, histonas y proteínas ubicado en el núcleo de las células eucariotas y constituye el cromosoma de éstas. “En parte, el cómo está modificada es lo que definirá cómo será la expresión en la célula en el organismo y de alguna manera, producirá las influencias que se presentan durante el desarrollo de una manera natural, o bien, en una forma de reto”, indicó.

Con todos sus componentes, está muy compactada en el núcleo celular, dijo. “Para que ocurra la transcripción génica, se requiere que pueda entrar alguna proteína que la desdoble de alguna forma, como lo hace una llamada factor de transcripción”.

Señales ambientales y estrés

En tanto, la epigenética es una interacción entre señales que ocurren en el medio ambiente externo e interno, es decir, provenientes de otros tejidos u hormonas del organismo.

“Muchos de los problemas socioeconómicos que tenemos en el país, como pobreza, desnutrición, hacinamiento, mala higiene y marginación, tienen en común que generan un estado permanente de estrés en las personas”, señaló Joseph Bravo.

Este último es una cascada de reacciones que se presenta en múltiples situaciones si un estímulo externo causa un cambio en el equilibrio del organismo. Puede definirse como la respuesta de un sistema autorregulable a una alarma general.

Puede ser físico o psicológico, precisó. El primero se expresa con frío, aceleración de los latidos cardiacos, diarrea o dolor agudo, mientras que el segundo, genera miedo, ansiedad, trauma o depresión. Según el tipo, se activan diferentes neuronas, como las del tallo cerebral (el físico), o las del sistema límbico (el psicológico).

Si esa tensión es sistemática o crónica, como en la desnutrición y la pobreza, los factores sociales generan cambios epigenéticos.

Las investigaciones de los canadienses Meaney y Szyf dieron origen a la epigenética como ciencia del siglo XXI.

El primero descubrió, en un estudio con ratas, que las muy cariñosas con sus crías, que las acicalaban constantemente, procreaban a seres que en la adultez manejaban mejor el estrés, mientras que las que lo hacían en menor grado, generaban descendientes cuya reacción bioquímica a factores ambientales es semejante a quien padece estrés crónico.

Szyf analizaba el proceso de metilación, y con Meaney buscó el efecto de las señales ambientales en la expresión bioquímica.

Encontraron que, al acicalar la madre al hijo, estimula las vías sensoriales que liberan serotonina en el hipocampo, la que hace que aumente la síntesis de un factor de crecimiento y exista un mejor manejo del estrés.

“En los humanos también hay cambios epigenéticos relacionados con las adicciones, el estrés postraumático y el abuso infantil”, añadió Joseph, quien cursó la licenciatura en Química en la UNAM, la maestría en Nutrición y Metabolismo en el Instituto Tecnológico de Massachusetts, en Cambridge, Estados Unidos y el doctorado en Bioquímica en el Colegio Imperial de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Londres, Inglaterra.

Además, la universitaria ha contribuido a la caracterización de un péptido, la hormona liberadora de tirotropina (TRH) en el sistema nervioso del roedor.

Este péptido, que está involucrado en la comunicación intracelular en animales, en los mamíferos se sintetiza en varios núcleos cerebrales, incluidas neuronas del núcleo paraventricular del hipotálamo, que integran señales (neurales, hormonales e inmunes) que regulan, entre otras, la función inmune.

Boletín UNAM-DGCS-346 Ciudad Universitaria. 7 de junio de 2013.

Educación y cultura, Posgrados

FUENTES DE LUZ NO-CLÁSICA

Por su trabajo sobre óptica cuántica y su aplicación al procesamiento de información respectiva, una de las áreas de investigación estratégicas del siglo XXI, que podría llevar a una revolución en la informática y las telecomunicaciones, Alfred U’Ren Cortés, del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, obtuvo –al igual que otros dos científicos universitarios– una de las Cátedras de Investigación Marcos Moshinsky 2012.

U’Ren Cortés encabeza los trabajos del Laboratorio de Óptica Cuántica del ICN; junto con su equipo desarrolla fuentes de luz no-clásica, aquellas que no pueden describirse mediante las leyes de la física clásica, y que resultan cruciales para la implementación de tecnologías de procesamiento y transmisión de este tipo de información.

“Mi línea de investigación se basa en el estudio de la luz a un nivel de intensidad muy bajo, donde ésta se puede comportar como un conjunto de partículas denominadas fotones. Es bien conocido que la luz muestra aspectos complementarios de onda y de partícula, y que según la situación experimental, sale a relucir uno u otro”, explicó el doctor en óptica por la Universidad de Rochester.

“Las partículas cuánticas –en particular los fotones– pueden presentar correlaciones denominadas enredamiento cuántico, que no son posibles bajo las leyes de la física clásica. Si los dos integrantes de una pareja de fotones enredados se propagan y se distancian entre sí, aún si alcanzan separaciones arbitrarias, se mantienen correlacionados.

“Es decir, si se hace una medición sobre uno de ellos puede conocerse el estado del otro, aunque nunca se mida éste, directamente. El enredamiento cuántico ha causado enorme interés en la comunidad científica internacional; existe una gran variedad de propuestas tecnológicas basadas en este tipo de efectos”, indicó.

Al hablar de parejas de fotones, se refiere el grado de enredamiento cuántico. “A través de nuestra investigación, hemos desarrollado técnicas que permiten diseñar fuentes de luz no clásica caracterizadas por cualquier grado”.

En el Laboratorio de Óptica Cuántica “nos hemos enfocado no sólo a generar parejas de fotones, sino a tomar en cuenta las necesidades de aplicaciones particulares para este tipo de luz, y a diseñar fuentes que generen aquéllos con propiedades requeridas por las aplicaciones”.

En los últimos 20 años surgió una nueva área de investigación que se dedica al aprovechamiento de las propiedades no clásicas de la luz para el desarrollo de nuevas tecnologías relacionadas con el procesamiento y transmisión de información (encriptamiento), que permiten el envío de mensajes en forma segura; entonces, esta última se encuentra garantizada por las mismas leyes de la física. “Los fotones individuales son excelentes candidatos para comunicación segura”, expresó U’Ren Cortés.

Es un tema de actualidad e interés para diversos grupos de investigación en el mundo, “en nuestro caso, nos hemos especializado en diseñar y demostrar en el laboratorio, técnicas particulares para generar luz no-clásica, con características especiales”, comentó el especialista, galardonado en el área de Física.

En principio, un sistema cuántico es capaz de procesar información de una manera más eficiente en comparación con los sistemas clásicos, lo que da lugar a la computación en este ámbito, que podría tener un gran impacto tecnológico.

Por ejemplo, prosiguió, en nuestro laboratorio se han desarrollado técnicas que permiten controlar con precisión el grado de enredamiento en una fuente de luz, y el ancho de banda o rango de colores que emite, es decir, una fuente monocromática emite un solo color, mientras que una de banda ancha expresa una gama amplia de manera simultánea.

Existen aplicaciones interesantes para la luz no-clásica, desde monocromática, hasta con un ancho de banda extenso. “Así como podemos manipular el grado de enredamiento y controlarlo a través de las propiedades de la fuente, también podemos, de forma similar, controlar el ancho espectral para generar desde luz no-clásica casi monocromática, hasta con un ancho de banda extremadamente grande”, abundó.

Si bien la fibra óptica existe desde hace años como medio de transmisión de luz, ésta representa una pieza clave de nuestra investigación actual, “con la que hemos propuesto y demostrado técnicas experimentales para generar estados específicos de luz.

“Al transmitir luz láser por una fibra óptica, se pueden generar fotones nuevos que vienen en parejas y que son descritos por estados no clásicos. Es decir, la fibra se convierte en la fuente como una alternativa a los cristales no lineales. Una ventaja de este proceso es que es directamente compatible con las redes de fibra instaladas para telecomunicaciones”.

La propuesta del universitario consiste en aprovechar diferentes tipos con características especiales para generar estados de luz específicos.

Además, el Laboratorio de Óptica Cuántica es uno de los pocos de su tipo en el país, y está en posibilidad de competir en el ámbito internacional. Ahí se han formado recursos humanos de excelencia en los niveles de licenciatura, maestría y doctorado, y se ha generado un número importante de artículos de investigación, “todo ello contribuyó para el otorgamiento de esta cátedra”, indicó.

La ciencia en general, pero la física experimental en particular –por la necesidad de adquisición de equipos específicos–, requiere de recursos financieros para su desarrollo, de ahí la importancia de este tipo de reconocimientos, pues el apoyo económico “nos permite continuar la generación de aportes en el área y, eventualmente, trasladarlos a productos y procesos industriales innovadores, además de la formación de especialistas de alto nivel”

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-324  27 de mayo de 2013.

Educación y cultura, Posgrados

RUTAS BIOQUÍMICAS PARA COMBATIR TUMORES CEREBRALES CON ANTAGONISTAS DE PROGESTERONA

Una hormona sexual, la progesterona, participa en el crecimiento de las células de astrocitoma, el tumor cerebral primario más común y agresivo en adultos, que tiene alta malignidad y baja sobrevida.

En busca de un tratamiento, Ignacio Camacho Arroyo, investigador de la Facultad de Química (FQ) de la UNAM, indaga las rutas bioquímicas que sigue la progesterona, la interacción con su receptor y la acción de una molécula antagonista, llamada RU-486.

Además de generar conocimiento inédito sobre los mecanismos bioquímicos precisos de esa hormona, el científico busca un tratamiento para detener el avance del tumor, que afecta a tres hombres por cada dos mujeres, y daña a los astrocitos, células con forma de estrella y funciones clave en el sistema nervioso central.

El astrocitoma avanza dentro del cerebro humano en cuatro grados y sólo es curable en el primero mediante cirugía; en los siguientes se trata con quimioterapia y radioterapia, y el pronóstico de vida se reduce gradualmente de siete años a uno, explicó Camacho Arroyo en el seminario Hormonas sexuales y tumores cerebrales, realizado en la FQ.

Comunicación intracelular

Estudioso de la comunicación intracelular y de los efectos de las hormonas sexuales en el organismo, el biólogo, maestro y doctor en Investigación Biomédica Básica, indicó que las hormonas más abundantes de este grupo son la progesterona, el estradiol y la testosterona, las dos primeras en mayor concentración en las mujeres, y la última en los hombres.

Para seguir la ruta de la progesterona, Camacho Arroyo identificó a su receptor, una proteína con dos isoformas, es decir, dos formas distintas de la molécula que ocasionan respuestas opuestas. “Mientras la isoforma A inhibe las acciones de la hormona, la isoforma B las promueve”, detalló.

Esta alta especialización podría ser aprovechada en una futura estrategia terapéutica, pero aún falta encontrar cómo regular ambas isoformas del receptor, pues los resultados experimentales en células cultivadas del tumor demostraron que la isoforma A del receptor tiene efectos inhibidores del crecimiento de las células malignas.

Camacho Arroyo encontró que la progesterona induce el crecimiento de células de astrocitomas humanos en cultivo. También estudió al antagonista de la progesterona, una molécula llamada RU486, que tiene un efecto contrario al de la hormona, es decir, puede detener el crecimiento del tumor. El universitario busca utilizarla para frenar el avance.

Para ello, necesita seguir adelante en sus estudios con células de cultivo y realizar investigaciones en modelos animales, antes de probar si esta estrategia funciona en humanos.

Además, le interesa saber cómo se modifica el citoesqueleto, una estructura intracelular de proteínas que participa en la división, comunicación, organización y movilidad celular, y que es clave en la metástasis.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-307  Ciudad Universitaria. 19 de mayo de 2013

Posgrados, Salud

MICROORGANISMOS RESPONSABLES DEL CICLAJE DE NUTRIENTES EN EL PLANETA

El impacto de los microbios es especialmente dominante en suelos de sistemas áridos, donde se presume que la principal entrada de carbono y nitrógeno en la atmósfera está mediada por microorganismos.

Por ello, Ana Elena Escalante Hernández, como bióloga y ecóloga evolutiva, se interesa en los microorganismos responsables del ciclaje de nutrientes en el planeta, lo que tiene consecuencias en la ecología global, mediante la emisión de ciertos gases y la captura de otros, como el bióxido de carbono.

Por sus estudios sobre la diversidad y funcionalidad microbiana en suelos áridos de México, de los genes a la función ecosistémica, la investigadora del Instituto de Ecología (IE) de la UNAM, fue galardonada con la Beca L’Oréal-UNESCO-Academia Mexicana de Ciencias, en el rubro de Ciencias Naturales.

“Esos flujos tienen impacto en el clima global y resulta que México es mayoritariamente árido o semiárido, por lo que el proyecto planteado se enfocará a analizar cómo es que la diversidad de microorganismos en los suelos áridos impacta la entrada de nitrógeno en esos ecosistemas, y cómo responderá esta actividad ante escenarios de cambio climático”, planteó.

La especialista, adscrita al Laboratorio Nacional de Ciencias de la Sostenibilidad del IE, indicó que se trata de un proyecto “que se enmarca dentro de la ecología microbiana, y el interés es el estudio de la diversidad de bacterias que habita los suelos áridos, y su papel en las entradas de nutrientes, como el carbón y el nitrógeno atmosférico, a esos ambientes, y su transformación en formas asimilables por otros organismos”.

El nitrógeno atmosférico en su forma molecular es un gas que no puede ser aprovechado por los organismos en general, “salvo por algunos que poseen una enzima denominada nitrogenasa, que lo descomponen, transforman o mineralizan en forma asimilable para otros seres”, explicó.

El interés de la universitaria es evaluar la respuesta en diversidad y en función de comunidades microbianas de suelos áridos de México. Sobre todo, desarrollará su trabajo en dos tipos de desierto: caliente y frío. En el primer caso, aplicará su investigación en Cuatro Ciénegas, Coahuila, y para el segundo, en un ecosistema semiárido del Valle de Guadalupe, cerca de Ensenada, en Baja California.

“Utilizo estrategias de investigación clásicas en ecología, es decir, en plantas, trasplantes recíprocos que no se han hecho en comunidades bacterianas porque implica un reto logístico importante”, puntualizó.

Viajará en el verano, temporada de lluvias en desiertos calientes, a Cuatro Ciénegas, donde hará trasplantes de comunidades microbianas de las zonas áridas frías (Valle de Guadalupe, BC), y hará “el recíproco” de comunidades de Coahuila en Baja California.

De esta manera, las comunidades contrastantes experimentarán la combinación de temperatura y precipitaciones recíprocas, y así se asegura también que las comunidades de los suelos estén metabólicamente activas y tengan la capacidad de fijar nitrógeno, de dividirse y adaptarse a las nuevas condiciones.

“Las que habitan en ambos ecosistemas tienen especies diferentes, pero aún es punto de debate si cada arreglo de especies está específicamente adaptado a las condiciones de cada uno de ellos. Entonces, las intercambiaremos para determinar si su composición varía por la influencia del entorno, para establecer si su tasa de fijación de nitrógeno o su función ecosistémica varía, y saber si ello se correlaciona con las condiciones ambientales, con la composición original o por alguna interacción entre ellas”, detalló.

Una de las predicciones de cambio climático para las zonas áridas es la modificación de los patrones de precipitación; en el caso de los desiertos, su periodo de lluvias podría verse desplazado hacia otra época del año, además se conoce relativamente poco del funcionamiento de los ecosistemas áridos en términos de flujos de nutrientes.

“Si tenemos una idea de cómo responden las comunidades microbianas a estas alteraciones, podríamos ofrecer predicciones más realistas de cómo las entradas de carbono y de nitrógeno podrían verse afectadas”.

Aunque es ciencia básica, los resultados apuntan hacia el mejoramiento de las predicciones de escenarios de cambio climático, cuya información, en el largo plazo, podría incidir en políticas públicas para un mejor manejo, así como poner un foco de atención en la relevancia de conservación de esos entornos, que proporcionan servicios ecosistémicos importantes.

El interés de Escalante es contar con los primeros resultados en un año; “quizá no publicados, pero sí vislumbrar la funcionalidad de esta estrategia”.

Finalmente, resaltó la relevancia de la ciencia para el desarrollo nacional, y de los estímulos económicos para el sector. “Este premio es importante para quienes inician en la labor de investigación, y un incentivo para continuar en el camino de la ciencia, aunque los avances sean de a poco”.

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-290  Ciudad Universitaria. 10 de mayo de 2013

Educación y cultura, Posgrados

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