Estrategias para diseñar nanopartículas biopolimericas

M. JULIA MARTÍNEZ; NERINA CAMINO; KARINA D. MARTÍNEZ; FEDERICO JARA; CAROLINA ARZENI; MARIANA VON STASZEWSKI; OSCAR E. PÉREZ; ANA M. R. PILOSOF

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; II JORNADAS SOBRE AVANCES EN LA TECNOLOGÍA DE PELÍCULAS & COBERTURAS FUNCIONALES EN ALIMENTOS; 2010

FUNDACIÓN INSTITUTO LELOIR

La nanotecnología que comprende el estudio, control y desarrollo de estructuras en la escala del nanómetro, es una de las áreas de investigación y desarrollo con más impulso en esta última década. Dos estrategias se utilizan para generar nanoestructuras: (1) la estrategia “de arriba hacia abajo”, que implica generar nanoestructuras por rotura o disgregación de macroestructuras y (2) "de abajo hacia arriba", que permite construir las nanoestructuras a través del autoensamblaje inteligente de átomos o moléculas. Esta última estrategia, más novedosa, permite construir materiales con estructura definida y controlada y propiedades específicas. El campo de los coloides alimentarios está generando en la actualidad nuevas aplicaciones nanotecnológicas que conciernen a la manipulación del auto-ensamblaje de proteínas y polisacáridos en forma inteligente. El conocimento de las propiedades coloidales de macromoléculas en la nanoescala, permite generar nanoestructuras aptas para encapsular compuestos activos y liberarlos en sitios deseados del cuerpo humano. Muchos polímeros sintéticos se han creado como sistemas de liberación controlada pero no pueden utilizarse en alimentos debido a que se requiere el uso de materiales comestibles generalmente reconocidos como seguros (GRAS). En este sentido los biopolímeros naturales de los alimentos, proteínas y polisacáridos, constituyen los componentes más apropiados para desarrollar materiales de encapsulación. Ellos tienen como ventaja su alta disponibilidad, bajo costo y toxicidad y son fácilmente modificables por técnicas física, químicas y enzimáticas Se ilustra como estrategia “de arriba hacia abajo” a) la nanoparticulación de proteínas mediante la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad. En este caso el resultado depende de factores intrínsecos a la proteína y de operación: Estado de agregación de la proteína, tamaño molecular y condiciones de operación tales como concentración de proteína, temperatura y tiempo de ultrasonicación. b) La formación de nanoemulsiones utilizando polisacáridos como agentes interfaciales Como estrategia “de abajo hacia arriba” se discuten: a) la formación de nanopartículas de proteínas en condiciones de limitada compatibilidad termodinámica (presencia de polisacáridos). Una limitada compatibilidad entre biopolímeros incrementa la actividad termodinámica, es decir la concentración efectiva y el potencial conformacional de ambos, lo cual puede explotarse para promover la agregación de proteínas para formar nanopartículas definidas. b) La construcción de partículas proteicas bajo condiciones controladas de ultrasonicación y calentamiento de soluciones proteicas. Depediendo de la concentración, temperatura y tiempo de ultrasonicación es posible controlar el tamaño y polidispersidad de las partículas. c) La formación de nanopartículas de hidroxipropilmetilcelulosa de tipo micelar bajo condiciones controladas de ultrasonicación. En este tipo de polisacárido anfifílico, la aplicación de ultrasonidos promueve la asociación hidrofóbica formando clusters de tamaño definido, de acuerdo al peso molecular y viscosidad del polisacárido. d) La formación de nanopartículas por autoensamblaje espontáneo de proteínas del lactosuero y polifenoles.