Científicos aplican la nanotecnología para potenciar los beneficios de las antocianinas

Estos pigmentos vegetales con acción antioxidante y anticancerígena se degradan fácilmente en el intestino y en condiciones ambientales adversas. Para evitar este problema, investigadores de la Universidad de São Paulo, en Brasil, insertaron dichos compuestos en nanopartículas recubiertas con pectina, lo que incrementó su biodisponibilidad

Por Thais Szegö  |  Agência FAPESP – En el marco de una investigación publicada en el periódico científico Food Research International, se comprobó que el almacenamiento de las antocianinas en nanopartículas permite que estas sustancias pasen por el sistema digestivo sin degradarse y pueda así absorbérselas con mayor eficiencia y que lleguen a una mayor cantidad de tejidos, lo que expande los beneficios que le aportan al organismo.

Las antocianinas son pigmentos extraídos de los vegetales rojos, azules y violetas como la mora, la uva, la fresa y el repollo morado. Han sido vastamente estudiadas y reconocidas por sus propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y anticancerígenas, lo que hace que posean efectos biológicos protectores contra diversas enfermedades. Por eso cuentan con un gran potencial para su inclusión en nuevas fórmulas farmacéuticas, suplementos dietéticos y productos alimentarios, tanto para el enriquecimiento de los productos como en calidad de colorante natural.

Así y todo, estas sustancias son sumamente sensibles a las condiciones ambientales, tales como la variación del pH y de la temperatura y la presencia de luz y oxígeno, por eso se deterioran rápidamente en el tracto gastrointestinal debido a la acción de las enzimas digestivas y de la microbiota intestinal. De este motivo, estos compuestos tienen una limitada biodisponibilidad. “En diversos estudios se ha señalado que se absorbe una cantidad muy restringida de antocianinas oralmente, y las mismas permanecen también durante poco tiempo en el organismo”, dice la doctora Thiécla K. O. Rosales, investigadora del Departamento de Alimentos y Nutrición Experimental de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de São Paulo (FCF-USP), en Brasil, y autora principal del trabajo.

Por eso el enfoque del estudio al que aquí se hace referencia, que contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de tres proyectos (13/07914-8, 22/12834-2 y 23/01396-7), recayó sobre el análisis de la aplicación de la nanotecnología para mejorar la biodisponibilidad y orientar el transporte de las antocianinas en el cuerpo.

“Mediante un esfuerzo colectivo de investigadores de la FCF-USP, con la colaboración de otras instituciones de Brasil y del exterior, descubrimos que al encapsular las antocianinas en partículas nanométricas recubiertas con pectina [un polisacárido extraído de las cáscaras de las frutas cítricas] y lisozima [una proteína extraída de la clara del huevo], es posible formar una red interconectada para la protección de los compuestos”, comenta João Paulo Fabi, docente del Departamento de Alimentos y Nutrición Experimental de la FCF-USP y autor líder del trabajo.

Nanopartículas observadas en el microscopio electrónico de barrido (foto: João Paulo Fabi)

El primer paso para arribar a esta conclusión consistió en extraer y purificar la antocianina de la mora negra. Posteriormente, en colaboración con científicos del Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares (el IPEN, ligado al gobierno federal brasileño), se desarrolló una metodología para marcar radiactivamente a las moléculas de esa sustancia mediante una reacción química estable. Y luego se la encapsuló y se la administró a ratones por vía oral.

Por último, los investigadores utilizaron un equipo de tomografía computarizada para estudiar la biodistribución y la biodisponibilidad en los organismos de animales tras la ingesta de antocianinas libres en comparación con la ingestión de las antocianinas nanoencapsuladas, aparte de verificar el alcance de las mismas en el torrente sanguíneo y su capacidad de llegar a tejidos específicos tras su absorción.

Los resultados pusieron en evidencia que las nanoestructuras con antocianinas encapsuladas exhibieron un tiempo de tránsito gastrointestinal más lento, al permanecer durante un mayor lapso temporal en el organismo, con lo cual se las absorbió con una mayor eficiencia y llegaron a diversos tejidos. En tanto, las antocianinas no encapsuladas muestran una escasa absorción, una limitada biodistribución, un tiempo restringido en el organismo y además se las excreta rápidamente. “También contamos con modelos computarizados que nos ayudaron a entender la liberación de la sustancia existente en las nanoestructuras en el tracto gastrointestinal como consecuencia de los estímulos fisiológicos”, añade Rosales.

La tomografía computarizada de los ratones: las antocianinas marcadas ingeridas libres (a la izquierda) o nanoencapsuladas (a la derecha)/crédito: João Paulo Fabi

Para analizar la seguridad de las nanopartículas se llevaron a cabo pruebas in vitro con células. Como las conclusiones fueron satisfactorias, los análisis avanzaron hacia las pruebas en roedores que confirmaron los resultados.

Los hallazgos realizados en este estudio son inéditos y bastante prometedores, pues suministran una base sólida para la realización de nuevas investigaciones en el área. Con todo, aún existen etapas importantes que han de culminarse antes de que esta nanofórmula pueda aplicarse en la práctica clínica. “Actualmente estamos desarrollando nuevos estudios in vivo con miras a evaluar la eficacia de las antocianinas nanoencapsuladas en ciertas situaciones. Asimismo, estamos explorando los efectos biológicos en una enfermedad específica”, comenta Fabi.

Estas próximas etapas serán cruciales para validar el potencial de la administración oral de las nanoestructuras y para el desarrollo de suplementos en las industrias farmacéuticas y alimenticias, de manera tal de asegurar que los compuestos bioactivos lleguen a destino de manera eficaz, segura y con potencial terapéutico.

“Esperamos que pronto puedan darse a nuevos resultados y que así sigamos haciendo nuestro aporte en este campo de la investigación aliado al desarrollo tecnológico. También estamos estudiando las posibilidades de la producción a escala industrial”, dice Fabi.

Puede leerse el artículo intitulado A study of the oral bioavailability and biodistribution increase of Nanoencapsulation-driven Delivering radiolabeled anthocyanins en el siguiente enlace: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0963996924011955.

Resumen de los datos del experimento de biodistribución: cuanto mayor fue el porcentaje de la dosis inyectada por gramo de tejido (% ID/g), mayor fue la detección del compuesto en los órganos de los animales (crédito: João Paulo Fabi)