Los químicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU han desarrollado una técnica que reduce los efectos tóxicos de los cigarrillos disponibles en el mercado. A pesar de que la Organización Mundial de la Salud OMS estima que unos 6 millones de personas mueren cada año como consecuenciadel consumo de tabaco, el número de fumadores en todo el mundo está en aumento. El número de muertes relacionadas con el tabaco es equivalente a la tasa de mortalidad que ocurriría si un avión de pasajeros se estrellara cada hora. Según las cifras publicadas por el gobierno federal alemánOficina de Estadística, la industria del tabaco generó una facturación de alrededor de 20.500 millones de euros en 2016 a través de la venta de cigarrillos solo en Alemania.
El humo del tabaco contiene casi 12,000 componentes diferentes. Entre estos se encuentran sustancias narcotóxicas como la nicotina, toxinas sanguíneas como el cianuro y el monóxido de carbono, sin mencionar los diversos carcinógenos. Entre estos se encuentran los radicales libres de oxígeno, también conocidos como especies reactivas de oxígeno. Más de10 cuatrillones 10 16 de estas moléculas se inhalan con cada inhalación de un cigarrillo.El equipo con sede en Mainz dirigido por el profesor Wolfgang Tremel ha descubierto cómo reducir significativamente los niveles de estos radicales libres de oxígeno y, por lo tanto, reducir notablemente la toxicidad del humo del cigarrillo.Este desarrollo podría ayudar no solo a hacer que el consumo de productos a base de tabaco sea algo menos peligroso, sino que también podría extenderse a otras áreas en las que los radicales reactivos de oxígeno son un problema.
Los investigadores tomaron la idea subyacente detrás del concepto de enzimas naturales. En presencia de una mayor concentración de especies reactivas de oxígeno como resultado de, por ejemplo, disfunción enzimática, radiación UV o la inhalación de humo de tabaco, división celular descontrolada y oxidativaSe puede producir daño celular. La naturaleza regula la concentración de radicales mediante enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa SOD, que desempeña un papel central en la prevención de procesos patológicos, como el crecimiento de tumores y cáncer, enfermedades inflamatorias y accidentes cerebrovasculares.La enzima que se utiliza utiliza metales como cobre-zinc, níquel, hierro y manganeso como centros reactivos que hacen que los radicales de oxígeno se descompongan para que el organismo esté protegido de su comportamiento reactivo agresivo.
Hoy es posible producir o aislar enzimas como SOD, pero el proceso va acompañado de altos costos. Sin embargo, su escasa estabilidad ante la exposición a altas temperaturas y valores de pH no fisiológicos complica las cosas. Con las enzimas naturales en mente, los investigadores enEl campo de la biomimética está buscando formas de imitar las reacciones biológicas naturales con la ayuda de compuestos sintéticos. El químico Karsten Korschelt y la química de alimentos Dra. Carmen Metzger investigaron las nanopartículas de hidróxido de cobre funcionalizadas con aminoácidos como posibles análogos sintéticos de la SOD cuprífera. Encontraron que las partículasse asociaron con una mayor tasa de actividad catalítica en términos de la descomposición de los radicales de oxígeno que la enzima en sí misma ". En principio, esto no es una sorpresa ya que todos los átomos de cobre en la superficie de la partícula pueden tener un efecto catalítico, aunque la enzima solo tieneun centro activo ", dijo el profesor Wolfgang Tremel. A diferencia de las enzimas naturales, el hidróxido de cobre funcionalizado es nanoparticoLos archivos son muy estables y económicos de producir.
Del laboratorio a la vida cotidiana
Aunque las reacciones enzimáticas naturales pueden imitarse con la ayuda de nanopartículas, todavía hay unas pocas aplicaciones basadas en el principio. Las nanopartículas en sí se usan en cosméticos, por ejemplo, y como nano sellantes en pinturas y textiles.ampliamente expuestos a los radicales libres en el día a día que su presencia es frecuentemente ignorada por completo. Pero en los gases de escape y el humo del cigarrillo representan una gran amenaza para la salud. El equipo de químicos en Mainz está colaborando con el grupo encabezado porEl profesor Jürgen Brieger, del Centro Médico de la Universidad de Mainz, para determinar si es posible integrar nanopartículas de hidróxido de cobre funcionalizadas en los filtros de cigarrillos y así reducir los niveles de radicales libres en el humo, proporcionando así a los fumadores una mayor protección contra su potencial tóxico.
Las pruebas de citotoxicidad han demostrado que los extractos de humo de cigarrillo en las concentraciones examinadas ya no tienen un efecto tóxico en las células humanas después de pasar a través de filtros de cigarrillos que contienen nanopartículas, mientras que hubo un aumento de la toxicidad en el caso de controles en los que se emplearon filtros no tratados ".Esto demuestra el efecto positivo de las partículas cuando se usan en los filtros de cigarrillos y su estabilidad durante el proceso de fumar ", enfatizó Karsten Korschelt. Los investigadores en Mainz han podido demostrar que es posible imitar los mecanismos de defensa naturales con la ayuda de nanopartículas y quese puede lograr una reducción en los efectos tóxicos de varios tipos de humo.
Los métodos y análisis empleados fueron desarrollados e implementados en cooperación con el Centro Médico de la Universidad de Johannes Gutenberg University Mainz. El informe sobre su trabajo ha sido publicado en la revista científica nanoescala .
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Materiales proporcionado por Universität Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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