Redacción

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18 de octubre de 2021

Investigadores del Instituto Politécnico Nacional (IPN) buscan reducir los índices de Daño Renal Agudo (DRA), mediante el desarrollo de un biosensor coloidal a partir de nanopartículas de oro acopladas a un anticuerpo para la detección de marcadores moleculares, el cual permite realizar un diagnóstico en la fase inicial ese padecimiento.

El logro de esta investigación se debe a la vocación y al gusto por la ciencia, lo cual es clave para el alcance de resultados, como lo ha señalado la Secretaria de Educación Pública, Delfina Gómez Álvarez.

Mientras que el Director General del IPN, Arturo Reyes Sandoval, destacó que los pilares para la generación de estos conocimientos son las Instituciones de Educación Superior y por la capacidad que tienen para hacer ciencia pueden realizar grandes contribuciones a la sociedad.

El Doctor Marlon Rojas López, titular del proyecto que se realiza en el Centro de Investigación en Biotecnología Aplicada (CIBA) Tlaxcala, señaló que, a diferencia de los estudios que usualmente se hacen para detectar el DRA, el biosensor politécnico no busca medir los niveles de creatinina sérica (un producto de desecho de la actividad muscular, cuya acumulación en la sangre indica la inadecuada filtración de los riñones), sino moléculas específicas como la Cistatina C y la Kim-1, expresadas en la orina mucho antes que la creatinina.

Destacó que “por la escala nanométrica del sensor biológico, sólo se pone en contacto una gota de éste -compuesto por alrededor de 3 billones de nanopartículas- con una gota de orina, se agita, se deja reposar cinco o 10 minutos para que las moléculas a detectar interaccionen con el biosensor y posteriormente se hace un revelado, es decir, observamos el resultado mediante técnicas espectroscópicas”, detalló.

Al respecto, el científico politécnico adscrito al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) Nivel II afirmó que, por sus características, este sensor biológico puede ser una herramienta valiosa para el diagnóstico, ya que es rápido, económico y eficaz. “Podría ser una alternativa buena para detectar el DRA, ya que no es invasiva, se requiere muy poca cantidad del biosensor y por ello es económica, además de que casi todos los laboratorios clínicos cuentan con un espectrómetro UV visible o infrarrojo para interpretar la prueba”, añadió.

El experto en el desarrollo de biosensores mencionó que el origen del DRA es multifactorial, pero las primeras causas son las enfermedades crónico-degenerativas, como diabetes o hipertensión; enfermedades como lupus o cáncer, pero también la pueden ocasionar factores ambientales como la exposición a contaminantes.

Refirió que, en colaboración con el científico del Departamento de Toxicología del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del IPN, Doctor Olivier Christophe Barbier, usaron el biosensor para realizar unas pruebas con muestras de orina de infantes con lupus y cáncer, en las que se detectaron concentraciones de marcadores como la Cistatina C.

El Doctor Rojas López informó que debido a la aportación que representa el nanobiosensor para el diagnóstico clínico, se buscará patentarlo y con ello tener la posibilidad de ponerlo al alcance del sector salud para contribuir a evitar las complicaciones del Daño Renal Agudo, el cual, si no se detecta a tiempo, puede evolucionar a Daño Renal Crónico y conllevar al paciente a la diálisis, a la hemodiálisis, al trasplante o hasta la muerte.

Fuente: ipn.mx

Redacción

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11 de octubre de 2021

La ceniza de hoja de guadua (una especie de bambú leñoso) tiene una naturaleza muy valorada en la producción de cementos de activación alcalina, con la posibilidad de usarla como adición mineral en cementos Portland –los más comerciales– o como materia prima en la producción de cementantes alternativos con un menor impacto ambiental.

“Esta ceniza podría emitir hasta un 70 % menos emisiones de CO₂ en Colombia”, afirma Jeiko Sebastián Londoño, estudiante de la Maestría en Construcción de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, quien, entre un café y una conversación con un amigo cercano, encontró en la hoja de bambú una oportunidad para fabricar un cemento alternativo al Portland, que es el más utilizado en Colombia.

“Un día, desayunando con un amigo que trabaja con construcciones de guadua, me dijo que estaba aburrido porque se le estaban dañando los discos que utilizaba para cortar la madera de guadua, debido a que esta tiene mucha sílice”, relata el estudiante.

“La sílice presente en los tejidos de la guadua hacía que cuando mi amigo la cortaba, lanzara muchas chispas y deteriorara los discos de corte; se me prendió el bombillo, porque me di cuenta de que podría utilizar esa sílice presente en la biomasa de la guadua para fabricar cemento”.

Jeiko estudió los componentes que tiene esta planta para procesarla y utilizarla –mediante diferentes técnicas y procesos– como materia prima para producir cementos ecológicos.

La ceniza se produjo calcinando las hojas de bambú a una temperatura aproximada de 600 °C durante 2 horas en un horno eléctrico de laboratorio; después se molió hasta volverla polvo, para luego combinarla a diferentes proporciones con una ceniza de carbón mineral.

Mediante un proceso de activación alcalina esta mezcla de polvos se transformó en un material cementante, que gracias a su constitución de materiales residuales genera menor impacto ambiental.

Materiales reutilizables

El aprovechamiento de los subproductos y desechos del sector industrial está generando en el país un interés cada vez mayor; el reto es reutilizar materiales y productos que permitan reducir el impacto ambiental a través de la separación en la fuente, y aprovecharlos para generar nuevos materiales.

La guadua (Guadua angustifolia) absorbe la sílice del suelo y la deposita en unas células conocidas como fitolitos, que al estar constituidas por sílice fortalecen los tejidos de la planta; esta sílice es uno de los factores más importantes para la producción de cementos por activación alcalina, que –según el estudiante– es pionero en emplear esta nueva materia prima para la producción de tecnologías cementantes alternativas.

Sin embargo, ante la pregunta sobre la deforestación de la guadua para quemar sus hojas, Jeiko indica que “esta producción de ceniza de bambú se puede originar de la biomasa residual que genera el aprovechamiento de esta planta como material de construcción, de la cual se aprovecha solo la madera para su fabricación y quedan las hojas y los tallos delgados como residuo”.

Además, la ceniza de la biomasa de guadua, por ser esta uno de los cultivos de más rápida renovación en Colombia, se podría convertir en un mecanismo de captación de CO₂ que haría que el aprovechamiento de su biomasa para la producción de cementos sea neutro en términos de emisiones.

Aunque el cemento Portland es el más utilizado en la industria de la construcción nacional, tiene un fuerte impacto ambiental en términos de emisiones de dióxido de carbono (CO2) en el aire y en la demanda de materias primas no renovables. Según el centro de estudios británico Chatham House, es la fuente de aproximadamente el 8 % de estas emisiones en el mundo.

Por otro lado, en el mercado mundial de bambú, Colombia participa con solo el 0,3 %. Ante esto, el estudiante indica que teniendo en cuenta la abundancia de guadua, esta se podría aprovechar mejor, ya que en el país el mercado del bambú es muy limitado y su uso más conocido va más allá del aprovechamiento de la madera y elementos decorativos.

Fuente: agenciadenoticias.unal.edu.co

Redacción

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12 de octubre de 2021

Mediante un proceso integral, amigable con el medio ambiente y relativamente barato, que combina la fotocatálisis heterogénea y un sistema microbiológico aerobio, investigadores de la Facultad de Ingeniería Química (FIQ) de la BUAP lograron eliminar más del 90 por ciento de colorantes textiles en aguas residuales de la industria textil. Además, el producto obtenido a la salida presenta un bajo nivel de toxicidad y es apto para riego.

Se trata de la eliminación de colorantes textiles de tipo azoico y antraquinónicos, los cuales son llamados compuestos recalcitrantes, son difíciles de eliminar, toxicológicos, impiden el paso del agua residual y oxigenación de esta, lo cual propicia la concentración de contaminantes.

Esta investigación es realizada por el Cuerpo Académico “Control de la Contaminación Ambiental”, conformado por los doctores Gabriela Pérez Osorio, Janette Arriola Morales, Maribel Castillo Morales, José Carlos Mendoza Hernández y Octavio Olivares Xómetl.

José Carlos Mendoza Hernández refirió que el primer proceso por el cual pasa el agua residual es la fotocatálisis heterogénea, el cual consiste en catalizadores que aceleran -por medio de luz solar- una reacción fotoquímica. Lo anterior permite a los microorganismos utilizados en el sistema microbiológico aerobio destruir los colorantes. “Tratamos de romper primero la estructura primaria de las moléculas de los colorantes textiles, para que después sean fácilmente atacadas por los microorganismos”.

En el segundo proceso, los compuestos residuales de colorantes son llevados a un proceso microbiológico que integra cepas aisladas de sitios contaminados, entre estas del género Pseudomonas, Serratia y Enterobacter, las cuales aumentan la biodegradación de los compuestos residuales. A este sistema se adicionan sustancias mínimas de minerales para que los microbios crezcan y utilicen a los contaminantes como fuente de carbono. Al final, los microorganismos se retiran del agua para reutilizarlos o disponer de estos de otra manera.

La investigación se encuentra en etapa de laboratorio. El siguiente paso de este proceso de purificación es escalarlo a un mayor volumen y probarlo con aguas residuales de diferentes empresas textiles. “Aunque estamos en etapa de laboratorio, ya probamos con aguas residuales textiles y no sólo en aguas con colorantes”.

José Carlos Mendoza Hernández, doctor en Ciencias Ambientales, indica que esta investigación se desarrolla desde 2018. Entre las mejoras llevadas a cabo se encuentran la transformación de los catalizadores y la utilización de diferentes consorcios microbianos para obtener mejores rendimientos.

Fuente: buap.mx

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11 de octubre de 2021

Cáscaras, semillas, e incluso la pulpa de frutos exóticos colombianos como el chontaduro, la gulupa, el borojó, la pitahaya y la uchuva, se podrían aprovechar para extraer sus antioxidantes –integrando tecnologías y procesos que convierten la biomasa– y crear productos químicos con actividad fotoprotectora, es decir que protejan la piel del efecto de los rayos solares.

Al revisar literatura científica, la química farmacéutica July Pauline Londoño Sanabria, magíster en Ingeniería Agroindustrial de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira, encontró que los residuos de estas frutas pueden contrarrestar la oxidación de la piel causada por el sol, y protegerla.

Al respecto, evidenció por ejemplo que el epicarpio (cáscara) del chontaduro presenta contenido de ácidos fenólicos y carotenoides, antioxidantes naturales que pueden disminuir la incidencia de ciertas enfermedades generadas por la exposición al sol, lo mismo el cáliz de la uchuva, que sería el subproducto con mayor contenido y variedad de estas moléculas entre las frutas estudiadas.

Por su parte, los extractos de semillas de gulupa ya se han incluido en matrices cosméticas por su potencial fotoprotector, y su cáscara cuenta con metabolitos tipo flavonoides, antocianinas y carotenoides que defienden la piel de los efectos de la radiación ultravioleta.

Así mismo, el orujo (residuos del jugo) y la cáscara de pitahaya tendrían una alta cantidad de antioxidantes tipo flavonoides, ácidos fenólicos y estilbenos, mientras que el borojó tiene subproductos con presencia de compuestos fenólicos, aunque la investigadora aclara que “no se puede decir que tiene potencial fotoprotector, ya que no hay literatura que detalle las biomoléculas que lo componen”.

Tecnologías de extracción

En Colombia los productos que más pérdidas y desperdicios generan son las frutas y verduras. Según el Ministerio de Agricultura, el 58 % de las producidas corresponden a residuos. Algunas frutas propias de la región generan toneladas de residuos al año; por ejemplo, de la gulupa se producen 16.120 ton/año, de chontaduro 13.732 ton/año, la pitahaya ocasiona 5.870 ton/año y la uchuva 4.832 ton/año.

Por esto, la magíster Londoño identificó biomoléculas con actividad fotoprotectora en subproductos de estas frutas exóticas y relacionó tecnologías de extracción y condiciones operacionales para proponer biorrefinerías que permitieran obtener estas moléculas fotoprotectoras.

“Gracias a su amplia biodiversidad, Colombia tiene todo el potencial para desarrollar sus propios productos químicos, farmacéuticos o cosméticos a partir de fuentes naturales. Sin embargo, una importante cantidad de las frutas que se producen no se exportan ni se usan, y se pierden en diversas etapas de su cadena de abastecimiento, aunque los mal considerados como “residuos” se pueden aprovechar en diversos productos”, menciona la investigadora.

Agrega que “a pesar de que en general las frutas se ven como alimentos, sus subproductos pueden dar valor a diferentes sectores económicos, dada su alta variedad de compuestos y actividades biológicas; por eso la ciencia debería centrar sus fuerzas en este tipo de investigaciones”.

Biorrefinería, un proceso sostenible

Después de identificar los metabolitos secundarios con actividad fotoprotectora dentro de estos residuos, la química revisó metodologías de extracción verdes con las que estos subproductos podrían ser transformados a extractos con múltiples posibles usos.

Por ejemplo, emplear solventes en estado supercrítico, presurizado y subcrítico es una alternativa para obtener extractos con alto contenido de moléculas de interés y baja toxicidad, lo que facilita incluirlas en matrices cosméticas.

Para obtener compuestos fotoprotectores de polaridad baja y media, como los carotenoides, el uso de dióxido de carbono (CO₂) en condiciones supercríticas, mezclado con proporciones de etanol, modifica la polaridad de este y favorece la extracción de dichos compuestos.

Mientras que, para conseguir compuestos de polaridad media-alta, como los fenólicos, una técnica de extracción verde podría ser el uso de etanol presurizado a temperaturas inferiores a 100 °C y presión aproximada a 100 bar; y el empleo de agua subcrítica, a condiciones de 100 bar y temperaturas mayores a 100 °C.

La magíster afirma que “estos hallazgos teóricos servirían como impulso para llevar a la práctica investigativa estas metodologías de extracción verdes, pues que el uso y desarrollo de técnicas de biorrefinerías en las cadenas de abastecimiento de frutas exóticas podrían diversificar más sus subproductos al punto de utilizarlos tanto en cosmética y biocombustibles como en otros productos”.

“Colombia avanza hacia el uso de tecnologías verdes y algunas empresas ya desarrollan tecnologías de extracción como las de fluidos supercríticos, un eslabón que integra el sector agroindustrial del país con industrias como la farmacéutica y cosmética y contribuyen a una economía circular y sostenible con múltiples beneficios para el desarrollo económico del país”, concluye la investigadora.

Fuente: agenciadenoticias.unal.edu.co