Nanocelulosa Bacteriana: Innovación para la Bioeconomía en LATAM
- NANOCELLFARMS
- 16 jul
- 6 Min. de lectura
Actualizado: 19 jul
Nanocelulosa Bacteriana: Innovación para la Bioeconomía en LATAM
La nanocelulosa bacteriana (NCB) está transformando el panorama de los biomateriales en la biotecnología moderna. Este material, producido por bacterias como Streptococcus mutans, destaca por su sostenibilidad, versatilidad y aplicaciones en sectores como la biomedicina y la bioeconomía. En este artículo, exploramos cómo la NCB, combinada con quitosano, está revolucionando los sistemas de liberación de medicamentos, especialmente en el tratamiento de enfermedades gástricas, y su relevancia para Colombia y América Latina (LATAM).
¿Qué es la Nanocelulosa Bacteriana?
La nanocelulosa bacteriana (NCB) es un biomaterial natural producido por microorganismos a partir de fuentes renovables. A diferencia de la celulosa vegetal, la NCB tiene una estructura nanométrica que le confiere propiedades únicas, como alta resistencia, biocompatibilidad y capacidad de retención de agua (Posada et al., 2023). Estas características la convierten en un material ideal para aplicaciones en biotecnología, desde apósitos médicos hasta sistemas de liberación controlada de fármacos.
Propiedades Clave de la NCB
Biodegradabilidad: 100% biodegradable, ideal para soluciones sostenibles.
Alta superficie específica: Permite una mayor interacción con compuestos bioactivos.
Biocompatibilidad: Segura para aplicaciones biomédicas, como implantes o cápsulas.
Mucoadhesividad: Cuando se combina con quitosano, mejora la adhesión a mucosas.
Innovación en Cápsulas Mucoadhesivas de NCB y Quitosano
Un studio reciente publicado en Heliyon (Posada et al., 2023) detalla el desarrollo de cápsulas mucoadhesivas basadas en NCB y quitosano de bajo peso molecular (LMWC). Estas cápsulas están diseñadas para la liberación controlada de extracto de cúrcuma (TE), un compuesto con propiedades antioxidantes y potencial quimiopreventivo contra el cancer gástrico.
Progreso en la Liberación de Medicamentos
Las cápsulas combinan la estructura porosa de la NCB con las propiedades mucoadhesivas del quitosano, permitiendo una liberación sostenida del principio activo en el estómago. Según el estudio, la NCB actúa como un soporte que adsorbe el extracto de cúrcuma mediante interacciones electrostáticas, mientras que el recubrimiento de quitosano mejora la adhesión a la mucosa gástrica, aumentando la biodisponibilidad del fármaco.
Liberación controlada: Las cápsulas liberan el extracto de cúrcuma de manera gradual, optimizando su eficacia.
Mucoadhesión mejorada: El quitosano reticulado incrementa la adhesión en un 3.8 veces en comparación con la NCB sola (Posada et al., 2023).
Estabilidad en condiciones gástricas: Las cápsulas mantienen su integridad en el pH ácido del estómago (pH 1.6).
Proceso de Fabricación
El proceso para crear estas cápsulas es simple y rentable, lo que las hace viables para la producción a gran escala en LATAM. Los pasos incluyen:
Producción de NCB: Se cultivan bacterias en un medio modificado, seguido de lavado y pelletización.
Recubrimiento con quitosano: Las pellets de NCB se sumergen en una solución de quitosano disuelta en ácido acético.
Reticulación: Se utiliza fosfato de tripoli (TPP) para estabilizar el recubrimiento, mejorando la mucoadhesión.
Este método no solo es eficiente, sino que también utiliza materiales sostenibles, alineándose con los principios de la bioeconomía.
Aplicaciones en la Biotecnología y Bioeconomía
La nanocelulosa bacteriana tiene un potencial transformador en múltiples sectores. En el contexto de la bioeconomía, su producción a partir de recursos renovables reduce la dependencia de materiales sintéticos y fomenta un modelo de economía circular.
Biomedicina
Liberación de fármacos: Las cápsulas mucoadhesivas son ideales para tratar afecciones gástricas, como el cáncer de estómago, al maximizar la retención del medicamento en el sitio objetivo.
Apósitos médicos: La NCB se usa en vendajes que promueven la cicatrización gracias a su biocompatibilidad.
Ingeniería de tejidos: Su estructura porosa es ideal para scaffolds en regeneración tisular.
Otras Aplicaciones
Envases sostenibles: La NCB se utiliza en empaques biodegradables para alimentos, reduciendo el impacto ambiental.
Filtración de agua: Su alta superficie específica permite su uso en sistemas de purificación.
Cosméticos: Se incorpora en productos para la piel debido a su capacidad de retención de humedad.
En LATAM, donde la sostenibilidad es una prioridad, la NCB ofrece una solución innovadora para industrias que buscan reducir su huella de carbono mientras mantienen un alto rendimiento.
Relevancia para Colombia y LATAM
En Colombia y otros países de LATAM, la biotecnología está ganando terreno como motor de desarrollo económico. La nanocelulosa bacteriana puede desempeñar un papel clave en este contexto, ya que su producción puede aprovechar recursos locales, como desechos agrícolas, para cultivar las bacterias necesarias. Además, la investigación en NCB, como la realizada por la Universidad Pontificia Bolivariana, demuestra el potencial académico y empresarial de la región.
Impacto económico: La producción de NCB puede generar empleos en el sector biotecnológico y fomentar la creación de startups.
Sostenibilidad: Al ser un biomaterial biodegradable, la NCB contribuye a los objetivos de desarrollo sostenible de la región.
Acceso a la salud: Las cápsulas mucoadhesivas pueden mejorar el acceso a tratamientos efectivos para enfermedades gástricas, comunes en LATAM.
Caracterización de las Cápsulas de NCB
El studio de Posada et al. (2023) incluyó una caracterización exhaustiva de las cápsulas, destacando su robustez y funcionalidad:
Análisis Morfológico
Mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), se observó que las cápsulas recubiertas con quitosano mantienen su estructura en ambientes ácidos (pH 1.6) y neutros (pH 7.0), lo que las hace ideales para aplicaciones gástricas.
Análisis Químico
La espectroscopia infrarroja (FTIR) identificó cambios en los grupos funcionales, confirmando la interacción entre la NCB y el quitosano reticulado, lo que mejora la estabilidad química de las cápsulas.
Comportamiento Térmico
Los análisis termogravimétricos (TGA) mostraron que las cápsulas son estables hasta 150 °C, lo que garantiza su integridad durante el almacenamiento y uso.
Mucoadhesión
Las cápsulas exhibieron una adhesión significativamente mayor en el estómago (58.7 mN) que en el colon, lo que valida su uso para la liberación localizada de medicamentos (Posada et al., 2023).
El Futuro de la NCB en la Bioeconomía
La nanocelulosa bacteriana está posicionada para liderar la próxima ola de biomateriales en la bioeconomía global. Su versatilidad, sostenibilidad y capacidad para integrarse en aplicaciones de alto valor la convierten en una herramienta clave para abordar desafíos en salud, medio ambiente y economía en LATAM. Empresas como NanoCell Farms están a la vanguardia de esta revolución, desarrollando soluciones que combinan innovación y sostenibilidad.
En el future, podríamos ver un aumento en la producción de NCB a gran escala, impulsado por avances en biotecnología y la demanda de materiales ecológicos. Además, la colaboración entre universidades, como la Universidad Pontificia Bolivariana, y el sector privado será crucial para llevar estas innovaciones al mercado.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es la nanocelulosa bacteriana?
La nanocelulosa bacteriana (NCB) es un biomaterial producido por bacterias, caracterizado por su estructura nanométrica, alta resistencia y biodegradabilidad. Es ideal para aplicaciones en biotecnología y bioeconomía.
¿Cómo se usa la NCB en biomedicina?
La NCB se utiliza en sistemas de liberación de medicamentos, apósitos médicos y scaffolds para ingeniería de tejidos debido a su biocompatibilidad y capacidad mucoadhesiva.
¿Por qué es importante la NCB para LATAM?
En LATAM, la NCB impulsa la bioeconomía al ofrecer soluciones sostenibles, generar empleos y aprovechar recursos locales para aplicaciones en salud y medio ambiente.
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Referencias:
Posada, L., Jaramillo-Quiceno, N., Castro, C., & Osorio, M. (2023). Mucoadhesive capsules based on bacterial nanocellulose and chitosan as delivery system of turmeric extract. Heliyon, 9, e41260. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e41260
Marques, M. R. C., Loebenberg, R., & Almukainzi, M. (2011). Simulated biological fluids with possible application in dissolution testing. Dissolution Technologies, 18(3), 15–28. https://doi.org/10.14227/DT180311P15
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