Por Claudia Gabriela Cuéllar Gaona y María Guadalupe Neira Velázquez
Departamento de Química Macromolecular y Nanomateriales. Centro de Investigación en Química Aplicada. Saltillo, Coahuila, México.
El desarrollo de hidrogeles basados en quitosano cargados con extractos naturales, y agua activada por plasma (AAP), ha emergido como una estrategia innovadora en el diseño de biomateriales con propiedades antimicrobianas mejoradas. Gracias a estas características, tienen un amplio potencial de aplicación en áreas como la medicina, la industria alimentaria y la farmacéutica. Estos materiales aprovechan las propiedades biocompatibles y biodegradables del quitosano, junto con la actividad biológica de los compuestos presentes en los extractos naturales y de las especies reactivas generadas por el plasma.
El quitosano es un polímero natural que posee propiedades antimicrobianas, además interactúa fácilmente con sistemas biológicos. Estas características le permiten unirse a las membranas de las bacterias y limitar su crecimiento. Sin embargo, en algunos microorganismos su efecto puede ser insuficiente, por lo que se han incorporado compuestos bioactivos adicionales para aumentar su eficacia.
Diversos extractos naturales han sido ampliamente estudiados debido a sus propiedades antimicrobianas y antioxidantes. Su acción se relaciona principalmente con la alteración de la membrana celular de los microorganismos, provocando la pérdida de iones y de componentes esenciales para su supervivencia.
Por otra parte, el agua activada por plasma ha adquirido gran relevancia debido a que contiene especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (RONS), entre ellas peróxido de hidrógeno, nitratos, nitritos y radicales libres. Estas moléculas tienen una gran capacidad antimicrobiana porque dañan proteínas, lípidos y material genético.
La preparación de estos hidrogeles generalmente comienza con la disolución del quitosano en una solución ácida, como ácido acético glacial. Posteriormente se añaden el extracto natural y el agua activada por plasma, y se neutraliza el pH con hidróxido de sodio (NaOH). Estos hidrogeles presentan una red porosa que resulta fundamental para aplicaciones como la liberación controlada de compuestos activos, por ejemplo, fármacos, extractos naturales o agua activada por plasma.
Los hidrogeles de quitosano suelen absorber grandes cantidades de agua. Esta característica es importante en aplicaciones biomédicas, ya que ayuda a mantener un ambiente húmedo favorable para la cicatrización de heridas. En términos de biocompatibilidad, los hidrogeles de quitosano suelen mostrar una respuesta favorable cuando entran en contacto con tejidos biológicos, no produciendo ningún daño tóxico.
Uno de los aspectos más destacados de estos materiales es su capacidad antimicrobiana. Estudios han demostrado que la combinación de quitosano, extractos naturales y agua activada por plasma produce un efecto sinérgico contra bacterias Gram-positivas y Gram-negativas, incluyendo Staphylococcus aureus y Escherichia coli. Este efecto se debe a la acción conjunta de los extractos naturales, que afectan la integridad de las membranas celulares, y de las especies reactivas presentes en el AAP, que inducen daño oxidativo en los microorganismos.
Los hidrogeles de quitosano incorporados con extractos naturales y agua activada por plasma representan una alternativa prometedora para el desarrollo de materiales con una actividad antimicrobiana mejorada. La combinación de estos componentes permite potenciar sus beneficios individuales y ampliar sus posibilidades de aplicación, especialmente en el área biomédica, donde pueden emplearse en la fabricación de apósitos para el tratamiento de heridas, quemaduras y úlceras asociadas al pie diabético.
Sobre los autores: Claudia Gabriela Cuéllar Gaona, científica especialista en el desarrollo de apósitos para el tratamiento de heridas, María Guadalupe Neira Velázquez, científica especialista en aplicaciones de la tecnología de plasma.