Departamento de Medio Ambiente y Energía

Área Química Computacional

Nanoquímica Medicinal Computacional



Dr. Daniel Glossman-Mitnik
Tel. +52 (614) 439 1151
daniel.glossman@cimav.edu.mx
Técnicos Académicos

Dra. Norma Flores

En el Cimav un grupo de científicos especializados en Química Computacional busca desarrollar un medicamento (a través de un aminoácido o péptido artificial) contra el Alzheimer, el Parkinson y la diabetes.

El grupo de investigadores del Laboratorio Virtual NANOCOSMOS lleva a cabo un gran proyecto de investigación relacionado con salud, producción de energías alternas y estudios de colorantes que se extraen de plantas, frutos y vegetales. Este proyecto pone énfasis en la Nanoquímica Medicinal Computacional.

Dentro del área de la salud, las investigaciones en enfermedades degenerativas centran sus estudios en los aminoácidos por ser los componentes básicos de las proteínas.

En la Ciencia de los Alimentos es muy conocida la denominada “Reacción de Maillard” (nombre del químico francés que la describió por primera vez) que consiste en la reacción que se produce entre un azúcar reductor y un aminoácido (la unión de un número reducido de aminoácidos forman los péptidos y cuando es un número mayor forman las proteínas).

En el momento que reacciona un azúcar reductor con una proteína se forma un compuesto llamado base de Schiff y la acumulación de varios de esos compuestos degradan las proteínas hasta crear “compuestos basura” (AGEs) que dan origen a fibrilas que se acumulan en el cerebro.

Existe la hipótesis que cuando se degradan las proteínas del cerebro pueden dar origen a enfermedades degenerativas tales como el Alzheimer, el Parkinson o la diabetes.

Un ejemplo sencillo de la reacción de Maillard es la adición de azúcar a la carne asada para que adquiera un aspecto tostado, es decir, azúcar y proteína.

Con el objetivo de evitar que se produzca la reacción de Maillard se busca desarrollar un aminoácido o péptido artificial que inhiba la reacción con el azúcar. A este tipo de medicamentos se les conoce como Inhibidores de Glicación.

El grupo del Laboratorio Virtual NANOCOSMOS ya ha formulado y calculado un grupo de moléculas que tienen el potencial para inhibir la reacción de Maillard, lo que significa un paso importante para el posible desarrollo de un medicamento. Este trabajo es una valiosa aportación a la investigación científica internacional.

Energías alternas

En el rubro de energías alternas el trabajo se centra en Celdas Solares Fotovoltaicas y Fotosíntesis Artificial.
Debido a que en la producción de celdas solares se utiliza silicio extremadamente puro, compuesto que tiene un precio alto, los científicos a nivel mundial buscan encontrar otros materiales igual de eficientes pero más económicos. En el Cimav se enfocan en el análisis de colorantes naturales provenientes de alimentos con el objetivo de implementarlos en celdas solares fotovoltaicas.

Péptidos Antimicrobianos

Paralelamente los especialistas del Cimav llevan a cabo trabajos científicos sobre péptidos antimicrobianos de origen marino provenientes de moluscos, crustáceos y microalgas.


Química Computacional

La Química Computacional es la disciplina que estudia la estructura y las propiedades de los átomos y las moléculas mediante cálculos realizados a través de una computadora. Su objetivo es modificar, mejorar y adecuar las moléculas a las necesidades de cada trabajo.

Esta disciplina desarrolla sus investigaciones a través de un Laboratorio Virtual y funciona como una herramienta predictiva de las propiedades de los sistemas moleculares conocidos o por descubrir.

Desde hace varias décadas la industria desarrolla gran parte de su investigación a través de la Química Computacional (también conocida como Modelado Molecular) por ser un trabajo eficiente, económico y que requiere de menor tiempo para realizarse, los cuales son elementos importantes para el desarrollo de las empresas privadas.

Debido a la importancia de esta disciplina, tanto en 1998 como en 2013, el Premio Nobel de Química fue otorgado a Químicos Computacionales de reconocido prestigio internacional.

Otras aportaciones científicas

  1. Este grupo de trabajo desarrolló el análisis de moléculas con uso potencial contra la enfermedad de Chagas (infección provocada por parásitos tropicales y que representa un problema de salud pública en Centro y Sudamérica).
  2. Además, realizan trabajos de investigación para hacer más efectivo un medicamento contra el cáncer de mama (el tamoxifeno) con el objetivo de llevarlo directamente a las células cancerosas (liberación controlada) y evitar daños a las células sanas. La investigación utiliza moléculas denominadas nanodiamantes las cuales poseen excelentes propiedades físicas y químicas.
  3. También cuentan con estudios sobre la resistencia que ha desarrollado la tuberculosis a los medicamentos que actualmente existen contra esa enfermedad. En este apartado analizan la posibilidad de incluir en un solo fármaco varios compuestos activos de diversos medicamentos (a través de los fullerenos).

Este grupo de investigación ha logrado aportar a la ciencia nuevos conocimientos que potencializan la probabilidad de desarrollar materiales para ser utilizados en medicina, energía y alimentos.

El equipo de especialistas cuenta con un alto número de artículos publicados en revistas indizadas de alto impacto. Tiene prestigio internacional y es quien implementó en el norte de México el Modelado Molecular y la Química Computacional.

En el país existen alrededor de 30 equipos de investigación dedicados a la Química Computacional de los cuales solamente 5 están enfocados en trabajos relacionados al tema de salud. El grupo del Cimav es uno de los más importantes por mantenerse a la vanguardia en el uso programas computacionales para desarrollar investigación científica.

El área de Química Computacional y Modelado Molecular tiene colaboraciones con la Universidad de las Islas Baleares (ubicada en Palma de Mallorca, España), la Universidad Autónoma de Chihuahua, la Universidad Autónoma de Sinaloa, la Universidad de Sonora, la Universidad Autónoma Metropolitana (unidad Iztapalapa), el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, así como con el Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (unidades Delicias y Cuauhtémoc, Chihuahua).

Líneas de Investigación
  1. Nanoquímica Medicinal Computacional (Diabetes, Alzheimer, Tuberculosis)
  2. Fotovoltaica Híbrida y Orgánica Computacional
  3. Modelado Nanomolecular de Fotosíntesis Artificial
  4. Nanoquímica Computacional de Nutracéuticos, Sabores y Aditivos
  5. Modelado Nanomolecular de Terapia Fotodinámica

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