Área: Nanobiotecnología

Nanotoxicología y Biohidrometalurgia

Funcionalización de nanomateriales con moléculas biológicas


El Cimav cuenta con un importante grupo multidisciplinario enfocado en la investigación científica de los nanotubos de carbono (NTC). A lo largo de muchos años de trabajo han logrado generar conocimiento sobre su funcionalización, toxicidad, aplicaciones biomédicas e, incluso, desarrollaron una tecnología para la producción de NTC.

En esta área, los estudios sobre los nanotubos de carbono para aplicaciones biomédicas están enfocados en desarrollar una vacuna contra la amibiasis por ser un problema de salud pública.

Los nanotubos de carbono, a través de un tratamiento ácido, permiten que se les incorporen moléculas conocidas como radicales. Estos radicales, a su vez, tienen la posibilidad de que se les adhiera otra molécula (bajo ciertas condiciones de síntesis).

A nivel laboratorio, los investigadores del Cimav consiguieron adherir a los nanotubos de carbono proteínas de la membrana de la amiba y posteriormente los pusieron en contacto con células humanas. Los estudios demostraron que con ese método los nanotubos de carbono sí producen una respuesta inmune a la amiba.

Este proyecto de investigación científica abre la posibilidad de crear una vacuna contra la amibiasis.

Dr. Erasmo Orrantia

Dr. Erasmo Orrantia
Tel. +52 (614) 439 1122
eramo.orrantia@cimav.edu.mx

Además, los especialistas del Cimav demostraron que los nanotubos de carbono dejan de ser tóxicos si no exceden de cierto tamaño, sobre todo cuando están purificados (es decir, cuando se someten a tratamiento ácido). Esta aportación científica es importante por la controversia que existe a nivel mundial sobre la toxicidad de los NTC.

El trabajo de investigación para desarrollar una vacuna contra la amibiasis ya se está evaluando en ratones con estudios a nivel laboratorio.

Para cumplir con los protocolos de investigación y atender a una ética científica, los especialistas del Cimav también están estudiando el efecto de la acumulación de los nanotubos de carbono en algunos órganos.

Además, como parte de este mismo proyecto, los científicos buscan prolongar la efectividad de esta vacuna a través de muchos años.

Funcionalización de nanopartículas con antibióticos


El cáncer de mama es una de las principales causas de muerte a nivel mundial y según datos de la Organización Mundial de la Salud este padecimiento representa el 16% de todos los canceres femeninos.

Para tratar esta enfermedad existen en el mercado diversos fármacos, entre ellos el Tamoxifeno (TAM). Aún cuando el Tamoxifeno da buenos resultados, también provoca daños secundarios.

Con el objetivo de evitar los efectos nocivos en el tratamiento del cáncer de mama, los científicos del Cimav estudian métodos para la liberación controlada de fármacos.

La liberación controlada de fármacos permite llevar el medicamento únicamente a la parte enferma del cuerpo a través de los llamados vehículos acarreadores.

Los vehículos acarreadores utilizados en este trabajo de investigación son nanopartículas (en este caso nanodiamantes), que poseen excelentes propiedades físicas, químicas, escalabilidad, tamaño, superficie, alta capacidad de adsorción y buena biocompatibilidad.

La investigación consiste en unir nanodiamantes con tamoxifeno y una molécula señal como CdTe y utilizarlos como vehículos acarreadores para que el fármaco llegue específicamente a las células cancerosas.
El proyecto científico ya se realiza a nivel laboratorio con el estudio de células humanas cancerosas utilizando como control células sanas.

Toxicidad de nanopartículas en suelos fértiles y evaluación de la variabilidad de consorcios microbianos


El conocimiento sobre nanopartículas permitió a los investigadores del Cimav incursionar también en el sector agrícola, específicamente en el árbol del nogal que produce nuez pecanera.

A nivel mundial, México ocupa el segundo lugar en la producción de este tipo de nuez, según datos de la Sagarpa. Por la importancia económica que representa esta actividad, especialistas del Cimav realizan proyectos de investigación relacionados con este tema.

Los trabajos se desarrollaron en diferentes sublíneas de investigación:

  • Biosólidos. (como fertilizantes) para incrementar el rendimiento del nogal.
  • Nanopartículas de cobre en suelos fértiles de las nogaleras. Los estudios comprobaron que agregar óxido de cobre o cobre a suelos fértiles para controlar bacterias o microorganismos modifica la dinámica de los consorcios microbianos asociados a la nogalera incidiendo en la salud del árbol.
  • Fertilización orgánica. Dentro de este trabajo se incorporan fertilizantes naturales y además se evalúan nanopartículas de cobre, paladio, óxido férrico, platino y oro. El objetivo es investigar como inciden estas nanopartículas en una célula, bacteria u hongo, es decir si se modifica o no la composición de los microorganismos de los suelos. Además, se busca determinar si esas nanopartículas son inocuas o no.
    El proyecto es un trabajo desarrollado en conjunto con Brasil: en México el estudio se realizó en zonas nogaleras de Chihuahua y en Brasil en la selva del Amazonas.
  • Bacterias que disuelven fosfato y bacterias que fijan nitrógeno. Los estudios se centran en el aislamiento de estos microorganismos porque impactan positivamente en la productividad del cultivo.

Extracción de metales de interés económico usando bacterias


El trabajo de investigación consiste en estudiar bacterias (extremófilas) que facilitan la obtención de metales (lixiviar minerales refractarios en medios ácidos).

Por ejemplo, existe una bacteria que al adherirse a minerales de azufre crea poros de corrosión generando aberturas que llegan hasta donde se encuentra el oro. Una vez extraído este metal se le agrega cianuro para recuperarlo.

Las bacterias extremófilas existen en fondos mineros donde se encuentra agua ácida. Con diferentes tipos de bacterias que actúan bajo las mismas condiciones o muy parecidas también se puede obtener cobre puro, zinc y plata.

El uso de microorganismos para la obtención de metales es un método muy económico aunque conlleva un proceso más lento, sin embargo es ampliamente usado en el mundo. Por ejemplo, se estima que para 2025 en Chile, principal productor de cobre a nivel mundial, el 70 u 80 por ciento del cobre se obtendrá a través de microorganismos. En Cananea, ciudad minera de México, una parte importante del cobre se produce a través de bacterias extremófilas.

El grupo del área de Nanotoxicología y Biohidrometalurgia publica en revistas indizadas de alto impacto, forma recursos humanos de excelente nivel académico y realiza proyectos en colaboración con universidades nacionales e internacionales.

Líneas de Investigación
  1. Citotoxicidad de nanopartículas en células modelo y consorcios microbianos.
  2. Desarrollo de nanovacunas base nanotubos de carbono
  3. Fabricación de nanoacarreadores para teragnosis.

Grupo Nanotoxicología