El uso de nanomateriales en la remoción de toxinas urémicas.

Dr. Christian Javier Cabello Alvarado.

Investigador de Cátedras del Departamento de Materiales Avanzados

del CIQA.

La enfermedad crónica renal (ECR) actualmente es uno de los principales problemas y causas de mortalidad a nivel mundial, por lo que esta enfermedad ha aumentado significativamente en los últimos años. En México se estima que el 11% de la población de nuestro país presenta o ha llegado a manifestar algún grado de daño renal e inclusive algunos pacientes pueden llegar a desconocer la presencia de síntomas en su cuerpo. Esto debido a que uno de los principales problemas que puede producir esta enfermedad es su diagnóstico tardío ocasionado a la ausencia de síntomas en etapas tempranas.

La condición de la enfermedad ECR se origina mediante la disminución progresiva del filtrado renal así como también de la capacidad de excreción; produciendo un incremento en la concentración de toxinas urémicas presentes en el torrente sanguíneo y dando lugar a la presencia de efectos secundarios no deseados en la salud del paciente. Actualmente existen diferentes alternativas para el tratamiento de ECR como son: diálisis, trasplante renal y hemodiálisis; siendo este último el más utilizado para la eliminación compuestos tóxicos presentes en los pacientes con enfermedad crónica renal.

El tratamiento de hemodiálisis consiste en hacer pasar la sangre a través de un sistema constituido por un mecanismo de filtración (membrana semipermeable), que permita la separación de los componentes tóxicos de los nutritivos, productos de la bioquímica y fisiología del metabolismo celular. La duración de este tratamiento regularmente consiste en la realización de varias sesiones a la semana (entre 2 a 4 sesiones) con aproximadamente una duración de tres a cuatros horas por tratamiento, el cual puede variar dependiendo de la gravedad de la enfermedad de cada paciente. Sin embargo, el tiempo de terapia y la baja selectividad del dializador pueden deteriorar y provocar efectos adversos a la salud y a la calidad de vida del paciente.

Actualmente, los filtros artificiales que son utilizados para el tratamiento de hemodiálisis suelen ser poco eficientes en la remoción de toxinas, esto debido a que solo pueden lograr eliminar aproximadamente el 60% de solutos de bajo peso molecular. Así mismo, el uso de estos filtros puede llegar a determinar que sean “no selectivos”, es decir también pueden eliminar nutrientes y minerales que son indispensables para el cuerpo humano.

Por este motivo, uno de los objetivos primordiales de la medicina moderna radica en encontrar nuevas alternativas que sean viables para el tratamiento de la enfermedad crónica renal. Entre las opciones más prometedoras se encuentra el uso de la nanotecnología para estudios, diseño y en la obtención de membranas con propiedades fisicoquímicas específicas.

En la actualidad, se han realizado estudios sobre la modificación de membranas para su uso en hemodiálisis con la incorporación de materiales inorgánicos como nanotubos de carbono, óxido de grafeno y nanopartículas metálicas, esto con el fin de poder mejorar su permeabilidad y la eficiencia en la eliminación de toxinas urémicas.

El Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) y el Centro de Investigación y de Innovación del Estado de Tlaxcala (CITLAX), trabajan en el desarrollo de nanomateriales selectivos para la remoción de toxinas urémicas como urea, creatinina, inulina y ácido úrico. El grupo de trabajo de CIQA y CITLAX han realizado estudios in vitro en la remoción de toxinas urémicas con el uso de diferentes nanomateriales, entre ellos nanopartículas magnéticas mixtas, óxido de zinc, zeolitas, nanoplaquetas de grafeno, nanotubos de carbono, carbon black, entre otros, obteniendo resultados muy prometedores desde un 85 a 92 % de remoción de toxinas. Así mismo, se trabaja en la modificación superficial de las nanopartículas mediante la incorporación de grupos funcionales que ayuden a incrementar la eficiencia de estos materiales para la remoción de toxinas urémicas. La incorporación de estos nanomateriales en membranas poliméricas biocompatibles ayudará a mejorar la eficiencia en la remoción de toxinas y su posible aplicación en el sector salud. Derivado de este trabajo de investigación se han obtenido hasta el momento ocho publicaciones científicas en revistas indizadas en el JCR (Journal Citation Reports) del Web of Science, dos solicitudes de patentes y más de diez participaciones en congresos nacionales e internacionales. Sin duda, esta es una investigación de gran relevancia debido a que aporta nuevo conocimiento en el desarrollo de nanomateriales y de ser posible una nueva alternativa para el tratamiento de la enfermedad crónico renal.

Referencias Bibliográficas:

1. www.paho.org/mex/
2. www.cnm.org.mx/proteccion-renal/
3. P. Y. Reyes Rodríguez, C. A. Ávila Orta, M. Andrade Guel, D. A. Cortés Hernández, A. Herrera Guerrero, C. Cabello Alvarado, J. Sánchez Fuentes, V. Ramos Martínez, J. Valdez Garza, G. Hurtado López, Synthesis and characterization of magnetic nanoparticles Zn 1- x Mg x Fe 2 O 4 with partial substitution of Mg 2+ (x= 0.0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1.0) for adsorption of uremic toxins, Ceram Int 46 (2020), 27913-27921, doi.10.1016/j.ceramint.2020.08.019.
4. C. Cabello Alvarado, M. Andrade Guel, D. I. Medellin Banda, C. A. Ávila Orta, G. Cadenas Pliego, A. Sáenz Galindo, R. Radillo Radillo, J. F. Lara Sánchez, L. Melo López, Non-woven fabrics base don nylon6/carbon black-graphene nanoplatelets obtained by mel-blowing for adsorption of urea, uric acid and creatinine, Mater Lett 320 (2022), 132382, doi.10.1016/j.matlet.2022.132382.
5. M. Andrade Guel, C. A. Ávila Orta, G. Cadenas Pliego, C. Cabello Alvarado, M. Pérez Álvarez, P. Reyes Rodríguez, F. Inam, D. A. Cortés Hernández, Z. Quiñones Jurado, Synthesis of nylon6/modified carbon black nanocomposites for applicaction in uric acid adsorption, Materials 13 (2020), 5173, doi.10.3390/ma13225173.
6. M. Andrade Guel, C. Cabello Alvarado, V. J. Cruz Delgado, P. Bartolo Pérez, P. A. De León Martínez, A. Saénz Galindo, G. Cadenas Pliego, C. A. Ávila Orta, Surface modification of graphene nanoplatelets by organic acids and ultrasonic radiation for enhance uremic toxins adsorption, Materials (Basel) 12 (2019), 715, doi.10.3390/ma12050715.

Autores:

Pamela Yajaira Reyes Rodríguez 1 , Christian Cabello Alvarado 1,2 , Marlene Andrade Guel 1 , Antelmo R. Yasser Ruiz 1 , Carlos Alberto Ávila Orta 1 .

1. Centro de Investigación en Química Aplicada, Departamento de Materiales Avanzados. Saltillo, Coahuila, México.
2. CONACYT-Centro de Investigación en Química Aplicada, Departamento de Materiales Avanzados. Saltillo, Coahuila, México.