INVESTIGACIÓN EN PRODUCTOS NATURALES: Una visión.

Las plantas son una fuente importante de productos naturales biológicamente activos, muchos de los cuales además constituyen modelos para la síntesis de un gran número de fármacos. Estos compuestos de la naturaleza revelan ser de una gran diversidad en términos de estructura química y de propiedades físico químicas además de sus propiedades biológicas. A pesar del aumento de los estudios en estas plantas los datos disponibles señalan que apenas el 15% han sido estudiadas en su potencial medicinal, y solamente para un efecto específico, de un aproximado considerado entre 250 a 500 mil especies existentes en el planeta; asimismo, se estima que el 20% de las prescripciones médicas contienen productos de plantas.

Se han reconocido doce países megadiversos que contienen el 70% de la flora mundial. De ellos, cinco pertenecen a América Latina: Brasil, Colombia, Ecuador, México y Perú. Los otros países son Australia, China, India, Indonesia, Madagascar, Malasia y Zaire.

Para el Perú se estima en 25 mil las especies existentes, aunque algunos científicos calculan que esta cifra hasta puede ser duplicada, siendo endémicas un porcentaje importante de estas especies. Por otro lado, aproximadamente 4000 especies tienen diversos usos, en la alimentación y salud, en la cosmética, en la tintura, como aromatizantes y saborizantes, como biocidas, en la industria, agroforestería, ornamental, entre otros usos; debemos mencionar que mucho de este uso se encuentra arraigado en el saber popular y transmitida de generación en generación, y lamentablemente con escasa base científica.

Como un aporte a su conocimiento científico actualmente se realizan diversas investigaciones en nuestro país con especies andinas y amazónicas, especialmente en aquellas sin estudios químicos previos, y que las utiliza la población para el tratar sus enfermedades. En estos estudios se han determinado estructuras químicas de diferente naturaleza como: alcaloides, terpenoides, xantonas, flavonoides, quinonas, benzofuranos, entre otras, contribuyendo además a la quimiotaxonomía de los correspondientes géneros botánicos. Así mismo las investigaciones han sido orientadas a la realización de diferentes ensayos farmacológicos para evaluar su potencial médico.

El aislamiento e identificación de estos compuestos químicos, llamados metabolitos secundarios, representan un desafío académico pero al mismo tiempo representa el más exitoso acercamiento al descubrimiento de nuevas drogas y en general de nuevas moléculas para beneficio de la Humanidad, a la vez que permite el desarrollo de nuevos métodos de manipulación de los ecosistemas en una forma sustentable.

Investigación química en plantas medicinales:

Hasta la década de los ochenta los estudios en las llamadas plantas medicinales tenían principalmente la finalidad de aislar y determinar las estructuras químicas del mayor número de metabolitos secundarios presentes en ella, y luego hacer los ensayos farmacológicos en los compuestos aislados, o utilizarlos como modelos para idear otras moléculas o formar derivados químicos. En los últimos años la estrategia ha variado en el sentido de intentar aislar solamente aquellos metabolitos secundarios que tengan alguna actividad farmacológica (ensayo biodirigido).

En el aislamiento y determinación estructural del compuesto aislado, en ambos casos se siguen las mismas etapas y técnicas analíticas, que son:

Las etapas, en general, para el estudio químico o químico biodirigido de una planta, previamente identificada botánicamente, secada y pulverizada, son:

- extracción de los metabolitos secundarios de la planta utilizando agua u otros solventes orgánicos: por maceración, percolación, con extractores soxhlet, con fluído supercrítico, entre otros métodos.

- separación y aislamiento de los metabolitos secundarios del extracto utilizando técnicas cromatográficas: de columna, de capa delgada, líquida de alta performance, entre otras.

- determinación estructural de los metabolitos secundarios aislados utilizando técnicas espectroscópicas, especialmente resonancia magnética nuclear de protón y carbono-13, uni- y bidimensional, y de espectrometría de masas.

En las siguientes versiones de la AQV se cubrirán otros aspectos de este importante tema para nuestro país poseedor de inmensos recursos vegetales a ser investigados y aprovechados racionalmente.

BIBLIOGRAFÍA

-     Lock Olga. Investigación Fitoquímica: Métodos en el Estudio de Productos Naturales, 1994. 2ª. Ed. Fondo Editorial, PUCP, Lima, Perú.

-  Lock Olga. Flora Andina y Amazónica. Un aporte a su conocimiento químico. 2009. Boletín Academia Nac. de Ciencias, 03, 34-42, Lima, Perú.

Dra. Olga Lock <olock2006 @ yahoo.es>

Sociedad Química del Perú. Past-presidenta

MARIE CURIE: MUJER EXCEPCIONAL

Marie Curie ha sido incluida en la lista publicada por la Enciclopedia Británica “300 Mujeres que Cambiaron el Mundo”, porque ella ayudó a cambiar el curso de la ciencia y el curso de las mujeres en la sociedad.

Marya Sklodowska nació en Varsovia el 7 de noviembre de 1867. De familia modesta, trató mediante el propio esfuerzo de conseguir los recursos para proseguir estudios de Física en París. En 1891 ingresó a la facultad de Ciencias de la Sorbona y posteriormente logró trabajar en el laboratorio de Pierre Curie, ya por entonces un reconocido científico.

La primera vez que Marya y Pierre Curie se encontraron fue evidente que tenían mucho en común. Además de sueños científicos y humanitarios, compartían ideas similares acerca de la familia y la sociedad. Marie y Pierre se  casaron el 26 de Julio de 1895 y se establecieron en París, muy cerca de la escuela de física y química donde Pierre era profesor y tenía su laboratorio.

Marie Curie obtuvo dos licenciaturas, en física (1893) y en matemática (1894). En 1897 intrigada por el descubrimiento de la radioactividad por Becquerel, se dedicó a investigar si las propiedades del uranio se encontraban en otros cuerpos. El 12 de abril de 1898 anunció a la Academia de Ciencias de París la probable existencia de un nuevo elemento (el polonio) de gran poder radioactivo, encontrado en los minerales de pechblenda. Fascinado por los hallazgos de Marie, Pierre se unió a las investigaciones de su esposa y el 26 de diciembre de ese año, comunicaron el descubrimiento de otra nueva sustancia de enorme radioactividad, el radio.

El descubrimiento de la radioactividad, de nuevos elementos como el polonio, el radio y otros elementos radioactivos, se convirtieron en los sucesos más importantes en la química y la física del siglo XIX y dieron lugar al nacimiento de una nueva rama, la Radioquímica. Marie Curie reunió sus experiencias en su trabajo de tesis, recibiendo el 25 de julio de 1903, el grado de doctora, con la mención de “muy honorable”. Ese mismo año, compartió el Premio Nobel de Física con Henry Becquerel y con su esposo Pierre, por las investigaciones sobre la radioactividad.


La vida de familia fue muy importante para Marie Curie, las necesidades y progresos de sus hijas Irene (1897) y Eve (1904) fueron su constante preocupación, no obstante su importante labor en la investigación científica.

El 19 de Abril de 1906, Pierre Curie murió después de ser atropellado accidentalmente. A partir de entonces, Marie prosiguió la obra común realizada con su irreemplazable compañero. Recibió la cátedra de su esposo en la Sorbona, que por primera vez incorporó a una mujer como titular.

La radioactividad encontró en ella a una genial investigadora, sus trabajos se sucedieron y llegaron distinciones y títulos honoríficos, hasta que en 1911, y como un caso extraordinario, obtuvo por segunda vez el Premio Nobel, esta vez en Química, por el descubrimiento del polonio y el radio. Al finalizar la Primera Guerra Mundial, dirigió el Laboratorio Curie en el Instituto del Radio en París, que dedicaba gran parte de su actividad a investigar la aplicación de la radioactividad al tratamiento contra el cáncer.

Marie Curie murió de leucemia el 4 de julio de 1934, enfermedad contraída probablemente debido a la constante exposición a la radioactividad. Ella fue una mujer de su tiempo aunque de una personalidad excepcional. Su legado es ese talento combinado con perseverancia y trabajo arduo, que la condujo  a sorprendentes resultados. Estaba convencida de que hombres y mujeres eran iguales en sus capacidades intelectuales potenciales, encaró una sociedad dominada por los hombres y avanzó en el campo científico como ninguna mujer antes de ella.

BIBLIOGRAFÍA

IUPAC. Marie Sktodowska Curie. Chemistry International.Vol.33, No. 1 January-February 2011.

MSc. Carmen Rodríguez Best <carb @ lamolina.edu.pe>

Dpto. de Química. U. Nacional Agraria La Molina

PENICILINA Y LIOFILIZACIÓN

La historia de las penicilinas se inicia en 1928 cuando el bacteriólogo escocés Alexander Fleming dejó en su laboratorio, expuestas al aire, placas de cultivo inoculadas con Staphylococcus aureus. Luego de varios días, las placas se habían contaminado con hongos, pero notó que en las zonas donde éste se desarrolló no había crecido Staphylococcus, atribuyendo este hecho a una sustancia producida por el hongo, que mataba las bacterias.

Fleming reprodujo el hongo sobre otras placas Petri y comprobó que no todos los microbios eran afectados. Así, el estreptococo, el estafilococo, el bacilo de la difteria y el del ántrax eran afectados por el hongo, pero el bacilo del tifus no lo era. Después de consultar varios libros, Fleming opinó que se trataba de un hongo del tipo Penicillum, pero ¿cuál de ellos? Consultó con un joven micólogo que decidió, erróneamente, que era Penicillum rubrum.

Dos años más tarde, Thom, un reputado micólogo estadounidense, identificó el hongo como Penicillum notatum, indicando que había sido descrito por primera vez por el farmacéutico sueco Westling. Al averiguar las mejores condiciones para el desarrollo y conservación del hongo, notó que ligeras variaciones de éstas inutilizaban su misterioso compuesto que, antes de ser aislado y caracterizado, fue bautizado con el nombre de “Penicilina”.

En 1929 el joven S. Craddock y el Dr. Ridley, dos médicos investigadores, aficionados a la química, realizaron el primer intento por aislar y purificar la penicilina. La masa oscura obtenida al extraer el caldo de cultivo, se descomponía al cabo de unos días en el refrigerador, perdiendo todo su poder antibiótico. Unas semanas después, Ridley y Craddock se dieron por vencidos. Era evidente que se necesitaba el concurso de un químico y, además, bueno.

Otro intento de purificación fue realizado a fines de 1930 por el inglés Harold Raistrick, uno de los  mejores químicos de la época, el químico Clutterbuck y el bacteriólogo Lowell. Ellos consiguieron extraer el pigmento amarillo, pero carecía de actividad antibacteriana. Después de varios intentos, el equipo abandonó la investigación porque la escurridiza penicilina siempre desaparecía. En 1934, el químico Holt hizo un nuevo intento de purificación que resultó infructuoso por la nueva descomposición de la penicilina. Parecía no haber solución con las técnicas de la época y Fleming estaba a punto de abandonar el proyecto hasta que se cruzó con Chain y Florey.

Ernst Boris Chain, joven químico alemán que, luego de doctorarse, se desplazó al Reino Unido cuando los nazis tomaron el poder en Alemania (1933), y formó parte del equipo de Frederick G. Hopkins (Premio Nobel de Medicina, 1922). Dos años después aceptó unirse al equipo multidisciplinar dirigido por el farmacólogo australiano Howard Walter Florey. Chain consideró que se necesitaba de los métodos empleados con las enzimas, que él conocía bien. Pensó, erróneamente, que la penicilina debía ser una enzima y, como tal, sus soluciones perdían su actividad al concentrarlas por evaporación.

En esos años (1939), ya se disponía de la liofilización, una técnica nueva basada en un fenómeno observado en las cimas de las altas montañas: el hielo se sublima sin fundirse. Después de varios intentos infructuosos, Chain logró penicilina casi pura con el uso de la liofilización. Por este trabajo, Fleming, Florey y Chain compartieron el Premio Nóbel de Medicina en 1945. La estructura de la penicilina fue determinada por Dorothy Crowfoot Hodgkin (1946) y su síntesis fue lograda en 1964 por el equipo de John Sheehan.

La penicilina revolucionó el tratamiento de varias infecciones, como fiebre escarlata, neumonía, gonorrea y las causadas por bacterias del género Staphylococcus que, hasta ese entonces, no podían ser tratadas. Hacia 1943 ya se producía en gran escala y fue extensamente aplicada durante la II Guerra Mundial, permitiendo que el índice de mortandad de los soldados fuera de sólo 3,9 % cuando en la I Guerra Mundial había sido de 39 %.

Este antibiótico, ahora llamado “Penicilina G” o “Bencil-penicilina”, pertenece a una amplia clase de “antibióticos β-lactámicos” caracterizados por tener un anillo β-lactámico (4 átomos), unido a un sustituyente (R-CONH-). Según la naturaleza de R, existen cientos de análogos de diversa actividad biológica.

Las cefalosporinas son otro grupo de antibióticos “β-lactámicos”. La  primera cefalosporina se obtuvo en 1948 del hongo Cephalosporium acremonium y su estructura se determinó en 1961. Generalmente su acción antibacteriana es menor que la de las penicilinas. La actividad de penicilinas y cefalosporinas se debe a su capacidad de desactivar la transpeptidasa, una enzima de las bacterias, indispensable para la síntesis de sus paredes celulares. Con una pared incompleta o muy débil, la célula bacteriana muere. Algunas mutaciones bacterianas producen enzimas nuevas, que catalizan la ruptura del anillo β-lactámico de los antibióticos y éstos pierden su actividad antibacteriana (resistencia al antibiótico).

BIBLIOGRAFÍA

-         “Acido Clavulánico y cefamicina C”.- Quimica Nova. Vol 32, # 8, pág. 2142-2150 (2009).

-         “Evolución histórica de algunas técnicas de trabajo en la química de productos naturales”.- Anales químicos 2008, 104(3), 224-233.- Real Sociedad Española de Química.

Q.F. Juan J. León Cam <jjleon @ lamolina.edu.pe>

Dpto. de Química.- U. Nacional Agraria La Molina

SEGURIDAD QUÍMICA EN EL HOGAR - PARTE II

No olvidar que las sustancias químicas tienen diversas categorías de peligrosidad; lo cual no implica que NO las debamos usar, lo que si debemos hacer es utilizarlas racionalmente y en forma segura, almacenarlas en lugares adecuados y sobre todo alejadas de niños y mascotas.

Los plaguicidas (por ejemplo, los insecticidas y raticidas), son sustancias tóxicas diseñadas para matar y que se utilizan para el control de plagas en los hogares y se venden en una gran variedad de formas, haciendo alusión en ocasiones, a una “baja toxicidad”. Estos son productos químicos altamente peligrosos ya que no sólo contienen ingredientes tóxicos que pueden ser fatales al inhalarse, sino que algunos de ellos son también inflamables. La aplicación de estos productos debe hacerse únicamente cuando el área pueda estar totalmente despejada de personas y animales domésticos. Es aconsejable no aplicar insecticidas indiscriminadamente ni en forma continua; su uso debe limitarse a la necesidad y se debe advertir a todos los miembros de la familia acerca de los peligros y de los lugares que han sido tratados con estos tóxicos.

A continuación mencionaremos algunos ejemplos de productos químicos que se utilizan en los hogares y sugerimos algunas medidas para su protección, la de su familia y la del medio ambiente:

Tabla N° 1  Ejemplo de productos usados para aplicaciones domésticas

(en el hogar)

N°	Producto	Ejemplo de componente químico	Peligros del componente químico citado	Aplicaciones
1	Jabones (sólidos y líquidos)	Estearato de sodio o potasio	Irritantes para los ojos, combustible	Higiene personal
2	Detergentes fuertes (granulados)	Alquilbencensulfonatos de sodio (LAS)	Irritantes para la piel	Lavado de ropa y vajillas
3	Blanqueador para ropa (lejía)	Hipoclorito de sodio	Corrosivo para la piel	Blanqueo de ropa percudida
4	Ácido muriático	Ácido clorhídrico	Corrosivo para la piel	Agente de limpieza para inodoros
5	Desatorador de cañerías	Hidróxido de sodio	Corrosivo para la piel	Agente de limpieza de ductos y cañerías
6	Alcohol medicinal	Etanol 96%	Inflamable	Desinfectante
7	Quita esmalte	Acetona	Inflamable	Retirar el esmalte de uñas
8	Antipolillas	Naftaleno	Inflamable	Proteger la ropa combatiendo la acción de las polillas
9	Raticidas (cebos)	Diversos	Tóxico	Veneno para ratas
10	Pegamentos (Adhesivos)	Metil isobutil cetona (MIK)	Tóxico e Inflamable	Unir diversos materiales
11	Medicinas vencidas	Diversos	Tóxico	Combatir diversas dolencias
12	Productos veterinarios	Diversos	Tóxico	Combatir plagas corporales en animales domésticos

Elaboración:  Loayza Jorge (2011)

Recomendaciones.

Como parte del manejo seguro de los productos químicos peligrosos, que incluimos en nuestras compras para uso doméstico (en el hogar); es necesario tener en cuenta lo siguiente:

1.        Evaluar realmente la necesidad de comprar tal o cual producto.

2.        Conocer las características y los peligros de cada producto que se adquiera en el mercado para uso doméstico (responsabilidad compartida del fabricante –quién proporciona la información adecuada- y del usuario –quién conoce la información y utiliza el producto de acuerdo a las especificaciones del fabricante-).

3.        No mezclar productos, leer las etiquetas y seguir las indicaciones proporcionadas por el fabricante.

4.        Guardar los productos de limpieza, aseo personal, medicamentos y plaguicidas, en sus recipientes originales (¡No almacenar productos químicos en envases de alimentos¡ y ¡No almacenar alimentos en envases de productos químicos!).

5.        Guardar productos de limpieza, medicamentos y plaguicidas;  lejos de niños y de animales domésticos.

6.        Evitar usar productos muy agresivos, muy contaminantes o que no tengan información detallada sobre su composición, forma de uso y almacenamiento.

7.        Separar los productos inflamables y protegerlos del calor.

8.        Separar los plaguicidas, especialmente de los alimentos.

9.        Separar los productos ácidos de los que contengan amoníaco o de productos cáusticos como hidróxido de sodio.

10.    Sólo utilizar productos de limpieza en áreas bien ventiladas y usar elementos de protección personal durante su aplicación (lentes y guantes adecuados).

11.    Después de haber utilizado un producto químico para uso en el hogar, deberá lavarse  las manos y rostro antes de comer o tomar alguna bebida, para evitar la ingesta de alguna sustancia química peligrosa.

12.    Usar sólo las cantidades necesarias del producto, tener en cuenta las recomendaciones del fabricante.

13.    Dejar los recipientes correctamente tapados después de su uso.

14.    Destinar un lugar adecuado y ventilado para el almacenamiento de los productos químicos para el uso en el hogar, así como medicinas y productos veterinarios.

BIBLIOGRAFÍA

1. Centro de Información de Sustancias Químicas, Emergencias y Medio Ambiente. CISTEMA-SURATEP S.A.

Sitio web: http://www.suratep.com.co/cistema/articulos/355/ (Fecha de recuperación de la información: 03-03-11).

2. Loayza Jorge. Editor. Boletín Electrónico Informativo sobre productos y residuos químicos N° 24, 45, 46, 47, 48, 49, 50.

Sitio web: www.unmsm.edu.pe/quimica/ (Fecha de recuperación de la información: 07-03-11).

MSc. Jorge Loayza <jeloayzap @ yahoo.es>

Fac. de Química e I. Química U. Nacional Mayor de San Marcos