Por Ana Mayela Ramos
Desde la prehistoria, las algas marinas han sido utilizadas como alimento en México, en América del Sur y en Asia oriental. Además de ser ricas en nutrimentos y en sustancias que actúan en el cuerpo para mejorar la salud (bioactivas), su producción y consumo son sostenibles, ya que no requieren tierra cultivable ni exclusivamente agua dulce para su cultivo, además de que se descomponen fácilmente.
Aunque a simple vista parecen plantas, las algas marinas o macroalgas, no lo son. Si bien contienen clorofila, el pigmento verde que les permite llevar a cabo la fotosíntesis (en ocasiones enmascarado por otros pigmentos), no tienen raíz, ya que no la necesitan para alimentarse, pues absorben los nutrimentos por toda su superficie, la cual está en contacto con el agua. Tampoco tienen hojas, ni flores, ni semillas para reproducirse. Son organismos marinos multicelulares, una clase de algas que poseen características estructurales similares a las de las plantas.
¿Qué es el fucoidan?
De acuerdo con la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales, en México se registran 1,600 especies de algas marinas. De ellas, las algas pardas -que poseen una tonalidad de amarilla parda hasta café oscuro, y pueden crecer hasta alcanzar 60 metros- han ganado gran interés debido a que contienen fucoidan, un polisacárido (molécula formada por largas cadenas de azúcares simples) pegajoso, que les aporta flexibilidad y que las protege de sufrir heridas, resequedad y estrés externo, como la radiación UV y los microorganismos marinos que les pueden causar enfermedades.
el fucoidan tiene efectos contra el cáncer, bacterias, virus, inflamación, obesidad, alergias, colesterol, diabetes y trombosis
Diversos estudios científicos han demostrado que el fucoidan tiene efectos contra el cáncer, contra bacterias, virus, inflamación, obesidad, alergias, colesterol, diabetes, arterioesclerosis y trombosis. Asimismo, aporta un efecto antioxidante y protección gástrica, además de que tiene efectos cosméticos y antienvejecimiento, ya que mejora la capacidad de retención de agua, la elasticidad de la piel y promueve la cicatrización de heridas.
Es muy importante mencionar que las propiedades físicas, químicas y bioactivas del fucoidan dependen de las distintas especies de algas pardas, de la temporada de recolección, así como de los métodos de extracción y purificación utilizados. Las algas pardas tienen una pared celular muy especial, ya que comparten algunos componentes con las plantas (celulosa, un polisacárido estructural que forma parte de los tejidos de soporte), con algunos animales como las esponjas marinas (polisacáridos que contienen azufre), o con algunas bacterias (alginato, un polisacárido gelificante).
El fucoidan se encuentra en la pared celular y en el material que se encuentra entre las células de las algas pardas, por lo que se puede extraer utilizando agua caliente, solventes, ácidos o bases, o mediante distintas tecnologías, como ultrasonido, microondas, enzimas, agua en condiciones subcríticas (100-374 °C bajo presión para mantenerla en estado líquido), alta presión, o una combinación de estas.
A la fecha, el fucoidan de ciertas especies está aprobado por la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos) como Generalmente Reconocido como Seguro (GRAS) y por la EFSA (Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria), y es utilizado como suplemento alimentario en dosis de hasta 250 mg al día, así como en productos cosméticos.
Actualmente la ciencia sigue trabajando en la investigación para que este polisacárido sea aprobado también para aplicaciones biomédicas. Cabe destacar que el fucoidan es costoso, ya que su obtención implica distintas etapas de extracción y purificación, lo que limita su uso a nivel industrial y en actividades de investigación. Es por ello que la ciencia debe trabajar para optimizar y estandarizar los procesos de producción.
Su uso en la elaboración de nanogeles
Gracias a su amplio rango de beneficios en la salud, el fucoidan ha sido objeto de estudios científicos a nivel laboratorio, en los que se ha utilizado para preparar nanogeles inyectados o consumidos oralmente, destinados a la entrega controlada de fármacos o de sustancias bioactivas provenientes de los alimentos (Figura 1).
Los nanogeles son hidrogeles tridimensionales a nanoescala, que se encuentran dispersos en una solución acuosa, y que son capaces de retener grandes cantidades de agua. Tienen una gran interacción con las células, y son suaves y flexibles, similares a los tejidos naturales del ser humano. Debido a la estructura porosa de los nanogeles, la retención y liberación del fármaco o sustancia bioactiva puede ser controlada mediante cambios de temperatura y las condiciones su entorno. Para aplicaciones a nivel celular, se ha encontrado que hasta hoy, los nanogeles son una de las mejores alternativas debido a su alta interacción con las células, y a su eficiencia en la absorción celular.
El fucoidan por sí mismo no tiene capacidad gelificante, sin embargo, es posible combinarlo con otros polisacáridos de carga eléctrica opuesta, como el quitosán (polisacárido obtenido a partir de la quitina presente en la cáscara de camarón, langostas y cangrejos), resultando en la formación de un gel.
Beneficios de los nanogeles de fucoidan
A la fecha, diversos estudios científicos se han desarrollado a nivel laboratorio con el fin de preparar nanogeles a base de fucoidan, para ayudar a la regeneración de tejidos, para coadyuvar al tratamiento de enfermedades respiratorias, trombosis, osteoartritis, diversos tipos de cáncer, complicaciones de la diabetes, para mejorar la absorción oral de sustancias bioactivas, para combatir infecciones gastrointestinales, entre otras.
Los nanogeles de fucoidan también pueden utilizarse como parte del diagnóstico y tratamiento del cáncer, por ejemplo, si se combinan con la terapia fotodinámica, que consiste en utilizar medicamentos que se activan con la exposición a la luz, la cual proviene de un láser o alguna otra fuente, y que se utiliza para tratar un sitio específico del cuerpo, sobre todo para tumores localizados cerca de la piel, como el cáncer de mama.
Los nanogeles se preparan a base de fucoidan, con algún medicamento fotosensibilizador en su interior y eliminan selectivamente las células y los vasos sanguíneos cancerosos, mientras que las células normales no sufren ningún daño. Además, el fucoidan por sí solo no solamente mata las células cancerosas, sino que también previene la formación de nuevos vasos sanguíneos que nutren a las células cancerosas.
Conoce más
La información más detallada sobre este tema se encuentra en nuestro artículo científico: “Structural and Bioactive Roles of Fucoidan in Nanogel Delivery Systems. A Review”, que fue publicado en la revista Carbohydrate Polymer Technologies and Applications.
Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.carpta.2022.100235
Autora del artículo de divulgación
Ana Mayela Ramos-de-la-Peña es Doctora en Ciencia y Tecnología de Alimentos. Es Investigadora del Tecnológico de Monterrey en el Centro de Biotecnología-FEMSA. Pertenece al Grupo de Investigación de Enfoque Estratégico de Bioprocesos. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel I). Contacto: ramos.amay@tec.mx ORCID: 0000-0002-9347-842X
Autores del artículo científico
Ana Mayela Ramos-de-la-Peña es Doctora en Ciencia y Tecnología de Alimentos. Es Investigadora del Tecnológico de Monterrey en el Centro de Biotecnología-FEMSA. Pertenece al Grupo de Investigación de Enfoque Estratégico de Bioprocesos. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel I).
José Guillermo González-Valdez es Doctor en Ciencias de la Ingeniería con especialidad en Biotecnología por el Tecnológico de Monterrey. Profesor-Investigador y Director del Centro de Biotecnología-FEMSA. Líder del Grupo de Investigación de Enfoque Estratégico de Bioprocesos. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel II). ORCID: 0000-0001-6734-8245
Oscar Alejandro Aguilar-Jiménez es Doctor en Ciencias de la Ingeniería con especialidad en Biotecnología por el Tecnológico de Monterrey. Profesor-Investigador y Director del programa de Posgrado en Biotecnología. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel II) y de la Academia Mexicana de Ciencias. ORCID: 0000-0002-5352-9579
Juan Carlos Contreras-Esquivel es Doctor en Ciencias por la Universidad Nacional de la Plata. Profesor-Investigador y líder del Laboratorio de Glicobiotecnología Aplicada, UAdeC. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (NivelII). ORCID: 0000-0003-3376-0674
Referencia
Ramos de la Peña, A.M., Contreras-Esquivel, J.C., Aguilar, O., González-Valdez, J. (2022). Structural and Bioactive Roles of Fucoidan in Nanogel Delivery Systems. A Review. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications. In press.
