El quimerismo que llevamos dentro

La quimera es un monstruo de la mitología griega con cuerpo y cabeza de león, una cabeza de cabra y otra de serpiente. Dicho engendro inspiró lo que en Biología se conoce como “quimerismo”: la presencia de células en un ser vivo que –en principio- le serían ajenas. Un tipo de quimera es el híbrido “de laboratorio” resultante de transferir células desde un ente preembrionario (mórula o gástrula) a otro, debiendo existir cierta compatibilidad entre ambos. De esta manera se pueden obtener quimeras con células de dos especies diferentes pero próximas entre sí, como son las cabras y las ovejas. Según se desarrolle el embrión, sus células se multiplicarán configurando un ser que combina partes de oveja y de cabra. Podríamos decir que es una quimera interespecífica. Ahora bien, el término quimerismo también se extiende a la combinación de células de individuos diferentes pero pertenecientes a una misma especie. Aquí no se hace alusión a la combinación de células reproductoras (gametos), ni a la transferencia de células somáticas mediante un transplante o una transfusión. El quimerismo al que nos referimos es el que media entre la madre y su descendencia. El denominado microquimerismo. La adición del prefijo “micro” se debe a que el número de células foráneas transferidas es muy limitado.
El microquimerismo materno-fetal se descubrió hace décadas: se observó que las madres incorporaban cierta cantidad de células fetales y que el nasciturus recibía, a su vez, unas pocas células maternas. En ambos sentidos de la transferencia, las células solían ser reconocidas como propias por el sistema inmune, permaneciendo durante décadas en el organismo. El que vivieran tanto tiempo se debía a que son células madre (aludiendo a su cualidad de indiferenciadas y no a su procedencia) -o células que se comportan como tales- siendo capaces de diferenciarse después en distintos tipos celulares específicos. Es decir, se comportarían como semillas que se incorporan e integran en el nuevo paisaje orgánico.
A día de hoy, se desconoce la razón evolutiva del microquimerismo. Sin embargo, sí que se sabe que puede tener repercusiones sobre la salud. A este respecto, el microquimerismo supondría un arma de doble filo: por un lado, las células recibidas permitirían reparar tejidos lesionados. Por otro, tendrían el inconveniente de que el sistema inmune llegara a reconocerlas como elementos ajenos al organismo. En este caso, cabe la posibilidad de que desencadenaran una enfermedad autoinmune, ya que nuestras defensas serían incapaces de diferenciar con precisión las células transferidas de las autóctonas. Por consiguiente, el organismo intentaría combatir a las células ajenas al tiempo que destruiría las propias.
El estudio de las repercusiones sanitarias del microquimerismo podría resultar prometedor para el tratamiento de diversas enfermedades, ya fueran solucionables mediante las células transferidas, o bien evitando sus efectos.

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Para más información consultar el ejemplar de Abril de 2008 de Investigación y Ciencia

El pardeamiento enzimático de los alimentos

Cuando pelamos y/o troceamos frutas como la manzana o la pera, observamos que su superficie se tiñe enseguida de un color marrón cada vez más oscuro. Este fenómeno se debe a unas enzimas -proteínas que ejecutan reacciones químicas- llamadas polifenoloxidasas. Éstas son muy ubicuas en la naturaleza, encontrándose en prácticamente todos los seres vivos desde las bacterias al hombre.
Las polifenoloxidasas de las frutas oxidan ciertos fenoles introduciendo átomos de oxígeno en su composición. De esta manera los transforman en quinonas, las cuales se polimerizan dando lugar a pigmentos marrones, rojos y negros. En frutas íntegras, las polifenoloxidasas y los fenoles están en compartimentos celulares separados (en cloroplastos, otros plástidos y citoplasma las primeras, y en vesículas los segundos) por lo que su color no se ve alterado. Ahora bien, cuando las frutas están “sobremaduradas” o son sometidas a cortes u otras agresiones, las membranas de los compartimentos celulares se destruyen. Ello permite que las polifenoloxidasas contacten con los fenoles y con el oxígeno atmosférico. La conjunción de estos tres elementos conduce a la formación de las quinonas y a la posterior aparición de los mencionados pigmentos. El resultado es lo que se denomina “pardeamiento enzimático”.
Este oscurecimiento acarrea importantes pérdidas postcosecha en vegetales (como las peras, las manzanas, los melocotones, los plátanos, las lechugas, etc.) y hongos (como los champiñones). Es por ello que se han desarrollado diversos métodos para combatirlo:
1. Evitar el contacto del oxígeno atmosférico con la superficie:
El efecto protector se aprecia preparando una simple gelatina con pedazos de manzana. Los trozos inmersos en el gel no se pardearán, ya que éste impide el paso del oxígeno.
2. Disminuir la temperatura:
Cuando ésta baja lo suficiente, la acción de las polifenoloxidasas se frena, llegando a detenerse por completo a temperaturas de congelación.
3. Reducir el pH:
Las polifenoloxidasas tienen un pH óptimo de actuación en torno a 5-6. A partir de éste, la acción oxidante se retarda según acidificamos el medio, hasta alcanzar un punto en el cual las enzimas se desnaturalizan (se decompone la configuración espacial) de manera irreversible, perdiendo su funcionalidad. El efecto del pH se observa fácilmente comparando el pardeamiento de un trozo de manzana cubierto con vinagre -rico en ácido acético- con otro carente de dicho recubrimiento.
4. Secuestrar el cobre:
El fundamento de este método de control estriba en que dicho metal es un componente esencial del centro activo de las polifenoloxidasas. Mediante el uso de agentes captadores (quelantes) del cobre, éste permanecerá fuera del centro activo con lo que las enzimas perderán su capacidad oxidante. Entre los secuestrantes del cobre destacan el EDTA (Ácido Etilén Diamino Tetracético) o el ácido cítrico. Este último combina dos efectos beneficiosos: la captación del cobre y la bajada del pH.
5. Aumentar la temperatura:
En aquellos casos en los que no se dañe el alimento, cabe la posibilidad de incrementar la temperatura hasta desnaturalizar las polifenoloxidasas. Por ejemplo, mediante un tratamiento de escaldado a vapor.

Los cambios que ocasionan las polifenoloxidasas en los alimentos nos pueden parecer algo nimio. Sin embargo, las pérdidas económicas que acarrean son lo suficientemente elevadas para que la lucha contra este problema merezca la debida consideración.
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Para más información, consultar:
http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/enzimas/tirosinasa.html
http://descargas.cervantesvirtual.com/servlet/SirveObras/jlv/01604074325695063002257/013113_3.pdf
http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642006000600012&script=sci_arttext

La revolución plástica (2ª parte)

En la primera parte del artículo se expuso que el plástico era un tipo de polímero, se clasificaron los polímeros y se mostró qué propiedad caracterizaba al plástico entre los demás polímeros. En esta parte se comentarán algunas aplicaciones punteras de los plásticos.

1. Aplicaciones agrícolas
El mundo rural se está tecnificando a pasos agigantados. Sus numerosos avances incluyen mejoras debidas a los plásticos, tales como:
1.1. Cubiertas impermeables para invernaderos
Gracias a ellas se evita la evaporación del agua y se favorece su condensación, lo cual permite cultivar vegetales en suelos áridos. Además, potencian el llamado efecto invernadero protegiendo los cultivos de las bajas temperaturas. Esto permite obtener cosechas de buena calidad fuera de temporada.
1.2. Películas fotosensibles pigmentadas
Se emplean para lograr una determinada iluminación que mejore la producción vegetal. Existen películas de distintos colores: las verdes son adecuadas para pimientos y melones, las azules para berenjenas y calabazas, y las rojas para tomates.
1.3. Películas antiplagas
Absorben o bloquean la luz ultravioleta, evitando la proliferación de hongos patógenos e insectos transmisores de virus vegetales. Ello es debido a que tanto unos como otros dependen de la radiación ultravioleta para reproducirse.

2. Aplicaciones medioambientales
Los ciudadanos hemos pasado de generar 30 millones de toneladas de basura plástica en 1970 a alcanzar casi 200 millones de toneladas a principios de este siglo. Los plásticos son residuos peligrosos ya que se confunden con el alimento habitual de los animales ocasionándoles problemas digestivos, bloquean el paso de la luz, retienen sustancias tóxicas, etc. Para remediarlo, además del reciclaje, se busca reducir la permanencia de los plásticos en los ecosistemas. Existen dos tipos de soluciones al respecto:
2.1. Plásticos biodegradables
Se obtienen por ingeniería genética a partir de plantas habituales como son la patata, el trigo o la soja.
2.2. Aditivos que mejoran la biodegradación
Se añaden sobre todo a aquellos plásticos derivados del petróleo. Estos aditivos los hacen más vulnerables a la acción de los microorganismos del suelo.

3. Aplicaciones sanitarias
La utilización de plásticos en el ámbito sanitario no ha parado de crecer, entrando a formar parte de grandes equipos, material fungible, etc. Cabe destacar además otros usos, tales como:
3.1. Prevención de infecciones en quemados
Uno de los principales riesgos de las quemaduras es la proliferación de agentes patógenos sobre los tejidos abrasados. Una ayuda para evitarlos consiste en cubrir la lesión con un andamiaje de polímero biocompatible y biodegradable, previamente sembrado con células epiteliales. Dicha cubierta constituye una barrera para los agentes infecciosos al tiempo que favorece la regeneración de la piel.
3.2. Reparación de lesiones cardiacas
De un modo similar al anterior, se emplean películas soporte para células musculares cardiacas cuya implantación favorece la reparación del tejido dañado.
3.3. Mejor dosificación de medicamentos
Mediante fármacos poliméricos que dosifican el principio activo de forma controlada en el organismo. Para ello se asocia dicho principio activo a un polímero que lo libera poco a poco según se va degradando.
3.4. Reparación ósea
Se utilizan implantes que tienen una base de hidroxiapatita, mineral propio de los huesos. Destacan por su cotidianeidad los implantes dentales, cuya peculiaridad es que se endurecen ante la luz.

4. Aplicaciones tecnológicas diversas
Abarcan campos muy distintos. Entre ellas destacan:
4.1. Plásticos conductores de electricidad
Su creación les valió el Premio Nóbel compartido a Heeger, Mc.Diarmid y Shirakawa. Por el momento no se emplean de manera rutinaria.
4.2. Plásticos electroluminiscentes (que emiten luz al recibir una descarga eléctrica) y electrocrómicos (que cambian de color cuando se someten a una corriente eléctrica)
Son importantes para la fabricación de pantallas planas que quizás sustituyan a las actuales de cristal líquido o plasma, ya que son flexibles, fáciles de fabricar y se pueden observar desde cualquier ángulo.
También se aplican a las ventanas de edificios inteligentes para sustituir las persianas. Su principal ventaja respecto a éstas es que regulan automáticamente y con mayor precisión el paso de la luz. Otro campo en el que se están utilizando es en el de los espejos retrovisores, ya que se tornan más oscuros cuando detectan reflejos de luz, evitando así deslumbramientos.
Sus propiedades no sólo incluyen modificaciones cromáticas respecto a la radiación visible, sino que también inducen cambios sobre radiaciones infrarrojas o ultravioletas. A ello se añade otra innovación muy ventajosa: la existencia de un “efecto memoria” por el que el cambio persiste al desaparecer la corriente eléctrica.
4.3. Plásticos autorreparables
Se obtienen encerrando nanopartículas en una red polimérica. Al agrietarse el plástico, las partículas incorporadas se liberan y polimerizan reparando el daño.

Aunque los plásticos cuentan cada vez con más aplicaciones, no debemos olvidar las presentes. Sin ir más lejos, esta mañana regresaba a casa con una película del videoclub. Por el camino notaba lo ligera que era su caja mientras observaba su peculiar diseño de dos plásticos: uno opaco y otro transparente. A su vez, dicha caja estaba contenida en una pequeña y cómoda bolsa de regalo del videoclub que, por supuesto, también era de plástico. El propio DVD no sólo era liviano sino que permitía almacenar una cantidad de información antes jamás soñada. Todo ello gracias al plástico, el cual además le confería cierta resistencia. Mientras llevaba la película a casa no podía dejar de pensar en lo incomprensible que sería el mundo actual sin los polímeros y sus innumerables aplicaciones.

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Para una mayor información, consultar los números 323 y 151 de las revistas Muy Interesante y Quo, respectivamente.

La revolución plástica (1ª parte)

Introducción
Echando un vistazo a nuestro alrededor caemos en la cuenta de la gran cantidad de objetos total o parcialmente plásticos que forman parte de nuestra realidad cotidiana. El ordenador mismo desde el que leemos –o han sido escritas- estas líneas, la inmensa mayoría de los electrodomésticos, ropas, muebles, recipientes, cosméticos, bolígrafos, prótesis, etc., contienen elementos plásticos o lo son en sí mismos.
Los plásticos han sustituido metales, minerales y derivados orgánicos a nivel mundial. Han cambiado nuestra vida abaratando productos caros y volviéndolos accesibles.
Las numerosas posibilidades a la hora de definir sus propiedades los han hecho partícipes de la nanotecnología, las comunicaciones, la farmacología, la industria de energías renovables, etc. Sus propiedades incluyen dureza, rigidez, flexibilidad, aislamiento, ligereza, conductividad, etc.
Ahora bien, ¿a qué nos referimos al hablar de “plásticos”? Aunque de manera intuitiva solemos diferenciar los plásticos de otros materiales, conviene ser más técnicos a la hora de definirlos: los plásticos son un tipo de polímeros. Es decir, son macromoléculas constituidas por pequeñas unidades moleculares –monómeros- que se repiten.

Clasificación de los polímeros
1. Según el tipo de monómeros
- Homopolímeros: si las unidades moleculares son iguales entre sí.
- Heteropolímeros: si se repiten dos o más unidades moleculares distintas.
2. Según la disposición de los monómeros
- Polímeros lineales: si forman cadenas simples.
- Polímeros ramificados: si forman cadenas de las cuales parten otras.
3. Según su persistencia en la naturaleza
- Polímeros biodegradables: son consumidos por los microorganismos del suelo en menos de 6 meses.
- Polímeros no biodegradables: tardan más de 6 meses en ser consumidos por los microorganismos del suelo.
4. Según su comportamiento ante el calor (es el parámetro de clasificación más universal)
- Polímeros termoplásticos (unos pocos): se funden al aumentar la temperatura y recuperan su estado sólido al enfriarse.
- Polímeros termoestables (la gran mayoría): no se licuan ante el calor sino que se descomponen químicamente
Los termoplásticos presentan escasos entrecruzamientos entre cadenas poliméricas o una ausencia total de los mismos. Es por ello que los polímeros pueden desplazarse y fluir con el calor. En cambio, los termoestables tienen muchos entrecruzamientos por lo que las cadenas poliméricas no fluyen sino que se destruyen.

Diferencia entre plásticos y polímeros
Hay que tener presente que todos los plásticos son polímeros pero no todos los polímeros son plásticos. La cualidad que los diferencia de otros polímeros (como adhesivos, recubrimientos, elastómeros, etc.) es que ante un esfuerzo suficientemente intenso se deforman de manera irreversible, no recuperando su forma original cuando el esfuerzo desaparece.

En la segunda parte trataremos algunas de las aplicaciones más vanguardistas de los polímeros, haciendo especial hincapié en los plásticos.