Nanocápsulas: Su uso nutracéutico

Escrito por Karen Fabiola Tena Rojas y Ma. Guadalupe Garnica Romo

Los alimentos son nuestra principal fuente de nutrición y un proveedor vital de micronutrientes esenciales para el adecuado funcionamiento de nuestro organismo. Los principales nutrientes, carbohidratos, grasas y proteínas están disponibles libremente en diferentes proporciones en nuestra dieta diaria. Muchos de los procesos biológicos que ocurren en el cuerpo, además de los macronutrientes, también requieren vitaminas y minerales (micronutrientes) para un óptimo funcionamiento. Estos micronutrientes se encuentran en cantidades mucho más pequeñas y dependen del estado físico y estilo de vida para su adecuada absorción en el cuerpo.

La biodisponibilidad de un nutriente depende tanto de su disponibilidad como de su capacidad de absorción, por tanto, tener un suministro mayor no significa que esta sea alta, solo que se absorbe más. La biodisponibilidad depende de la estabilidad del nutriente en el entorno intestinal, su solubilidad y su modo de absorción, razones por las cuales la encapsulación de estos componentes activos resulta en una herramienta atractiva que facilita la distribución de estos componentes en nuestro organismo.

Para saber más, sigue leyendo este artículo donde te hablaremos de esta herramienta, pero con nanotecnología, de las nanocápsulas y su uso como aditivo en alimentos que nos provean de nutrientes, es decir, nutracéuticos.

 

La importancia de encapsular

En la actualidad hay un aumento en el interés de la población por el consumo de componentes naturales de los alimentos, y sobre todo, en aquellos que se caracterizan por ser compuestos naturales no sintéticos, con el objetivo primordial de prevenir, tratar o mejorar su salud general. Sin embargo, muchos de estos compuestos encontrados en diversas fuentes alimenticias o suplementos, deben pasar por una serie de «obstáculos» digestivos para poder ser aprovechados. En este camino, algunos serán absorbidos, otros serán desechados o simplemente el alimento no proveerá suficiente cantidad de nutrientes, sobre todo en aquellos casos donde la necesidad de estos aumenta.

Además, muchos componentes dietéticos también pueden actuar de manera antagónica, por ejemplo, el consumo de grandes cantidades de fibra dietética disminuye la absorción de magnesio y otros minerales y nutrientes. Por otro lado, otro factor que puede mermar la utilización de los nutrientes y de los compuestos activos es su vida media,  ya que puede ser muy limitada, generando como resultado que su potencial para actuar como agentes terapéuticos de manera exitosa se vea muy disminuida. Aun cuando los alimentos de consumo diario contengan abundantes nutrientes, ya sea suplementados o adicionados, no significa que la biodisponibilidad de estos sea alta, ya que esta depende de la estabilidad del nutriente en el entorno intestinal, su solubilidad y el modo de absorción de cada individuo. De esto precisamente nació la idea de encapsular algunos nutrientes.

Para abordar estas limitaciones, los científicos han explorado varias técnicas para reducir el tamaño de partícula de muchos compuestos, con el propósito de mejorar su actividad biológica y, además, para favorecer la protección de estos componentes activos cuando los ingerimos. La herramienta más prometedora para lograrlo es mediante la técnica de encapsulación.

Con la encapsulación se favorece el aumento en la absorción y el traslado de los nutracéuticos a los órganos blanco y para proteger y entregar los nutrientes, es decir, donde nuestro organismo los requiere.

Imagen elaborada por la autora: Tena-Rojas K.F. 2020 

Pero ¿Qué es nanoencapsulación?

Las ideas y conceptos detrás de la nanotecnología y la nanoencapsulación comenzaron con una charla titulada «Hay mucho espacio en la parte inferior» dada por el físico Richard Feynman en la American Physical Society en el Instituto de Tecnología de California (CalTech) el 29 de diciembre de 1959. En esta charla, Feynman describió un proceso en el cual los científicos podrían manipular, así como controlar átomos y moléculas de forma individual. Más de una década después, el profesor Norio Taniguchi acuñó el término nanotecnología y, junto con el desarrollo del microscopio de túnel de barrido en 1981 por Gerd Binnig y Heinrich —ganadores del premio Nobel—, se considera que se inició la nanotecnología moderna.

La nanotecnología en la actualidad se utiliza en muchas áreas, como la física, mecánica, materiales, biomédica, en la industria de alimentos y nutrición; en esta última, está ampliamente aceptada y se ha estableciendo como un gran potencial en el área de los nutracéuticos. Los nutracéuticos o componentes activos se definen como productos provenientes de alimentos cuyas características nutricionales y funcionales proporcionan beneficios contribuyendo a mejorar la salud, por ejemplo, las vitaminas, minerales, aceites esenciales, polifenoles, probióticos, entre otros cientos de compuestos más.

En términos generales, esta área de la ciencia se basa en reconocer a las partículas con tamaños entre diez y 100 nanómetros, denominadas «nanopartículas», las cuales son más pequeñas que una bacteria, por lo que no podemos apreciar estos tamaños a simple vista, característica que les permite atravesar con mayor facilidad todas las barreras fisiológicas a las que se han de enfrentar desde el largo viaje por el tracto digestivo. La nanoencapsulación permite que estos componentes activos reciban una mayor absorción y distribución en nuestro organismo. Todo inicia desde la extracción de los compuestos de interés de sus fuentes alimenticias, hasta ser encapsulados por medio de técnicas químicas o mecánicas como la aspersión.

Para cumplir con el anterior objetivo se necesita formular al transportador perfecto, denominado nanoportador, el cual está hecho a partir de sustratos como polisacáridos, proteínas y lípidos, que tienen el objetivo de encapsular y de dar estructura protectora, una menor degradación y una mayor biodisponibilidad del nutracéutico. Este portador, que conocemos como nanocápsula, se encarga de llevar consigo el componente bioactivo de interés para que pueda ejercer su acción.

 Imagen elaborada por la autora: Tena-Rojas K.F. 2020

¿Cómo se utiliza a favor de nuestra salud?

Actualmente podemos encontrar nanoencapsulados en muchos productos de uso diario, como son cosméticos y fármacos, entre los más comunes. En la nutrición es de gran interés debido al alza y persistente prevalencia de enfermedades cardiovasculares, obesidad, diabetes mellitus y cáncer.

Compuestos como las vitaminas (naturales o suplementadas) son esenciales para una vida saludable. La vitamina C se oxida muy fácilmente y por consecuencia se pierde su actividad antioxidante, por lo tanto, las técnicas de nanoencapsulación son utilizadas para estabilizar las vitaminas A, D y E, y las del complejo B de su oxidación, al evitar su exposición al calor, luz y almacenamiento durante largos períodos, favoreciendo la prevención de enfermedades propias por la deficiencia de estos micronutrientes o por la necesidad de ser suplementadas en casos de enfermedad o etapas críticas del desarrollo humano, como adolescencia, embarazo o atletas de alto rendimiento.

Se ha reportado el uso de nanoencapsulados cargados con polifenoles con efecto protector en contra del cáncer colo-rectal; dichos compuestos como la curcumina, ácido gálico, ácido elágico y epigalocatequina-3-galato, son compuestos activos comúnmente encontrados en diferentes partes de las plantas (frutos, flores, hojas, tallos, raíces, tubérculos, rizomas, entro otras). También se ha reportado el uso satisfactorio de nanocápsulas ricas en hierro para la prevención/tratamiento de anemia ferropénica, uno de los padecimientos más comunes a nivel mundial.

Por otro lado, se ha propuesto el uso de nanopartículas cargadas con componentes antioxidantes sobre todo en personas donde existe un estrés oxidativo crónico. Recordemos que el estrés oxidativo se caracteriza por una producción exacerbada de radicales libres que son altamente tóxicos para nuestro organismo, dañando nuestras células y ADN, y por lo tanto, responsables de la generación de múltiples enfermedades, como las de mayor prevalencia en nuestro país (obesidad, diabetes mellitus tipo 2, hipertensión y cáncer).

En general, los desafíos para la aplicación de la nanotecnología en la nutrición y la ciencia de los alimentos aún se encuentran en etapa temprana; sin embargo, cada día aumentan los estudios acerca del uso correcto de esta técnica, que en un futuro corto permitirán emplear de manera correcta esta herramienta previniendo posibles toxicidades.

La encapsulación realizada con herramientas nanotecnológicas es prometedora, ya que la mayoría de los estudios muestran resultados positivos con respecto a su capacidad de actuar en el organismo. El potencial de su aplicación como aditivos de alimentos, o bien, para encapsular fármacos, es alto.

 

Para Saber más: 

Cartelle-Gestal, M. y Zurita, J. (2015). La nanotecnología en la producción y conservación de alimentos. Revista Cubana De Alimentación y Nutrición, 25(1), 184-207.

http://revalnutricion.sld.cu/index.php/rcan/article/view/93/92

Noormans, A. G. (2010). Impacto de la Nanotecnología en la Producción de Alimentos. Lámpsakos, (4), 28-35.

https://core.ac.uk/download/pdf/186770144.pdf

 

Karen Fabiola Tena Rojas. Estudiante del Programa Institucional de Doctorado en Ciencias Biológicas, área Biotecnología Alimentaria de la Facultad de Químico Farmacobiología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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Ma. Guadalupe Garnica Romo. Profesor e investigador Titular C de T.C. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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