UNIVERSITARIOS POTOSINOS 239 SEPTIEMBRE 201922 ROBLES, M., SÁNCHEZ, G. Y PATIÑO, R. PÁGINAS 22 A 27

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 MARTÍNEZrobles.mar@hotmail.comGREGORIO SÁNCHEZ BALDERASROSALBA PATIÑO HERRERADOCTORADO INSTITUCIONAL EN INGENIERÍA Y CIENCIA DE MATERIALES, UASLP

SEPTIEMBRE 2019 239 UNIVERSITARIOS POTOSINOS 23ANTIFÚNGICOS NATURALES FUNCIONALIZADOS

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.

UNIVERSITARIOS POTOSINOS 239 SEPTIEMBRE 201924 ROBLES, M., SÁNCHEZ, G. Y PATIÑO, R. PÁGINAS 22 A 27

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.

SEPTIEMBRE 2019 239 UNIVERSITARIOS POTOSINOS 25ANTIFÚNGICOS NATURALES FUNCIONALIZADOS

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

SEPTIEMBRE 2019 239 UNIVERSITARIOS POTOSINOS 27

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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