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A partir de una proteína del rotavirus, llamada VP6, capaz de convertirse en una esfera o en un tubo, Germán Plascencia Villa, egresado del posgrado del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM, genera nanopartículas constituyentes de nuevos materiales útiles en biomedicina y electrónica.
Con esta investigación, desarrollada para obtener su doctorado en Biotecnología, obtuvo el Premio Weizmann 2010 en Ingeniería y Tecnología, un galardón que, desde 1986, otorgan anualmente la Academia Mexicana de Ciencias y la Asociación Mexicana de Amigos del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel.
El rotavirus es un microorganismo con partículas en forma de rueda, y es la principal causa de enfermedades diarreicas y de deshidratación en niños pequeños.
Según datos del Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), se presenta en todo el orbe, afecta a más del 90 por ciento de la población global antes de los tres años de edad, y es responsable de 20 de cada 100 decesos por diarrea, en el mundo, en menores de cinco años; cada minuto fallece un niño por su causa.
Proteína VP6
Con la proteína VP6, el científico mexicano diseña aplicaciones muy distintas.
“Es polimórfica, capaz de adaptar diferentes estructuras o arreglos, según las condiciones de pH (acidez o alcalinidad), presencia de iones (calcio y zinc) y de la propia concentración de la proteína. Se pueden obtener estructuras de formas tubular o esférica; producir en forma recombinante (en cantidades suficientes para originar los nanobiomateriales) y obtener un producto de alta pureza y calidad, libre de ADN y, por lo tanto, bioseguro y biocompatible”, explicó el investigador del IBt.
Para desarrollar las nanopartículas, el universitario obtuvo una producción recombinante –por medio de organismos modificados genéticamente– de las proteínas estructurales de rotavirus.
“Se siguieron varios procesos hasta obtener la proteína pura y con la estructura adecuada. Se realizaron análisis de caracterización para ver distribución de tamaño, propiedades y calidad. Después, se hizo la funcionalización o bioconjugacion de nanopartículas (mediante reducción química en medio acuoso); nuevamente, se purificó y, finalmente, se caracterizó mediante técnicas de espectroscopía, microscopía electrónica y medición de algunas propiedades catalíticas o de conductividad”, describió.
Este proceso se realiza para cada tipo de nanopartículas que se desee sintetizar, y se obtienen nanobiomateriales con diversas características, propiedades y funciones.
Futuras aplicaciones
En el área biomédica, detalló Plascencia, podrán emplearse como sistemas de diagnóstico o de entrega de medicamentos, agentes de contraste en imagenología y en algunos tratamientos de enfermedades al bioconjugarlos con moléculas específicas, como marcadores moleculares, fármacos o ácidos nucleicos.
“Varios tipos de nanopartículas han demostrado ya su utilidad dentro del área de nanomedicina, incluso algunos productos están en estudios de fase clínica”, comentó.
En tanto, en la ciencia de materiales estos componentes se usarán para sintetizar dispositivos nanoelectrónicos (nanoalambres y nanotubos); películas delgadas; nanofibras; materiales útiles para generar, almacenar o transportar energía (nanobaterías), con propiedades catalíticas, y nanomateriales con capacidad de memoria para almacenamiento de información.
Este proyecto, que se realizó entre 2006 y 2010 en el IBt, dentro del grupo de Octavio Tonatiuh Ramírez Reivich y Laura Alicia Palomares, está protegido con una patente internacional, por lo que se puede realizar la transferencia tecnológica hacia industrias que estén dentro del ramo de los dispositivos electrónicos, materiales funcionales o de la farmacéutica.
Actualmente, precisó el científico, se crean nuevos métodos de funcionalización y bioconjugación con diferentes nanopartículas metálicas y magnéticas, y se prueban las propiedades de estos nuevos tipos de biomateriales.
La mayor parte del trabajo de Plascencia se llevó a cabo en el IBt, pero contó con colaboraciones o acceso a equipos de los institutos de Ciencias Físicas y de Ciencias Nucleares, del Centro de Ciencias Aplicadas y Tecnología Avanzada, y de la Facultad de Ciencias de la UNAM.
También, con apoyo de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y del Instituto Nacional de Salud Pública. “La diversidad de las entidades se debe a que este tipo de proyectos requiere de una perspectiva multidisciplinaria”, señaló.
Nanobiotecnología, nueva frontera
Plascencia Villa es especialista en nanobiotecnología, una disciplina de frontera cuyo reto es integrar a la biotecnología, la nanotecnología y la ingeniería en nuevos productos.
Para desarrollarla, precisó el experto, se debe conocer a detalle el proceso original que se encuentra en la naturaleza, y las características bioquímicas y estructurales de las biomoléculas. Con esta información, se hacen modificaciones a los procesos de bioconjugación para llegar al nuevo material.
“Se vuelve un ciclo, en el que al querer crear un nuevo tipo de nanobiomaterial hay que optimizar las condiciones de funcionalización (o bioconjugación), pero siempre según las condiciones previas. Adicionalmente, se puede efectuar la modificación a nivel genético para otorgar nuevas funciones, propiedades o capacidades específicas a las proteínas empleadas como biotemplados, que serán usadas para sintetizar algunos tipos de nanomateriales muy específicos”, detalló.
Este trabajo fue también galardonado en junio pasado con el Premio Alfredo Sánchez Marroquín, como mejor tesis de doctorado en Biotecnología y Bioingeniería, en el XIV Congreso Nacional de ambas disciplinas, organizado por la Sociedad Mexicana de Biotecnología y Bioingeniería.
Actualmente, Plascencia Villa labora en el Centro Internacional de Nanotecnología y Materiales Avanzados (ICNAM) de la Universidad de Texas en San Antonio, Estados Unidos.
