El gran avance

El gran avance ocurrido en la instrumentación de laboratorio posibilitó el conocimiento y la comprensión de fenómenos que ocurren en la nanoescala. En una partícula que tiene su tamaño reducido a dimensiones inferiores a 1000 nm, los fenómenos físicos fácilmente visualizados en la escala métrica -como la gravedad, la fricción, la inercia y otros- tienen diminuida su importancia de acción sobre las partículas y pasan a imperar otras fuerzas físicas, hasta entonces diminutas, como es el caso de la fuerza eletrostática, de van der Waals, de las repulsiónes estéricas, del movimento browniano, y otras. De este modo, una partícula puede presentar sus características aumentadas, o incluso ofrecer nuevas características, cuando es comparada con su forma convencional. Como ejemplo se puede citar el caso de las nanopartículas de oro, que cuando poseen un diámetro medio inferior a 10 nm presentan coloración bermellón, y que cuando tienen su diámetro en dimensiones que oscilan entre 10 y 99 nm asumen una coloración violácea en medio acuoso. Observaciones como esa señalan como una gran posibilidad de progreso tecnológico el control de la organización de átomos y moléculas, estimulando así en las últimas décadas firmes inversiones en investigación, que incluyen a la tecnología. Como resultado, se ha observado el desarrollo de productos innovadores en la industria de la electrónica, de química fina, medicina, cosméticos, así como en el sector de la automatización. Los avances en el conocimiento en estos sectores pueden ser fácilmente adaptados a la industria de alimentos y así contribuir al desarrollo y a la mejora de los actuales equipos utilizados para analizar fraudes, contaminantes químicos y biológicos, e incluso para el análisis de alimentos, los cuales pueden ser más rápidos, eficientes y económicos. En ese contexto, serán abordadas aplicaciones de la nanotecnología que pueden generar grandes beneficios para la cadena productiva de la leche.

En las últimas décadas, el gran avance ocurrido en la parte de instrumentación de laboratorio posibilitó el conocimiento y la comprensión de fenómenos que ocurren en la nanoescala. En esa condición, en una partícula que tiene su tamaño reducido a dimensiones inferiores a 1000 nm, los fenómenos físicos fácilmente visualizados en la escala métrica -como la gravedad, la fricción, la inercia y otros- tienen diminuida su importancia de acción sobre las partículas y pasan a imperar otras fuerzas físicas, hasta entonces diminutas, como es el caso de la fuerza eletrostática, de van der Waals, de las repulsiónes estéricas, del movimento browniano, y otras.

De este modo, una partícula puede presentar sus características aumentadas, o incluso ofrecer nuevas características, cuando es comparada con su forma convencional. Como ejemplo se puede citar el caso de las nanopartículas de oro, que cuando poseen un diámetro medio inferior a 10 nm presentan coloración bermellón, y que cuando tienen su diámetro en dimensiones que oscilan entre 10 y 99 nm asumen una coloración violácea en medio acuoso.

Observaciones como esa señalaron como una gran posibilidad de progreso tecnológico el control de la organización de átomos y moléculas, estimulando así en las últimas décadas firmes inversiones en investigación, que incluyen a la tecnología. Como resultado, se ha observado el desarrollo de productos innovadores en la industria de la electrónica, de química fina, medicina, cosméticos, así como en el sector de la automatización. Los avances en el conocimiento en estos sectores pueden ser fácilmente adaptados a la industria de alimentos y así contribuir al desarrollo y a la mejora de los actuales equipos utilizados para analizar fraudes, contaminantes químicos y biológicos, e incluso para el análisis de alimentos, los cuales pueden ser más rápidos, eficientes y económicos (Sozer y Konini, 2009).

Otra aplicación de la nanotecnología incluye los ingredientes o aditivos nanoestructurados/nanoencapsulados que, dependiendo de su función, pueden ser adicionados directamente al alimento o a su envase con la intención de prevenir la oxidación, el crecimiento bacteriano, enmascarar el sabor o la textura del alimento, intensificar el flavor, promover la liberación sostenida o direccionada de sustancias bioactivas (vitaminas, minerales, enzimas, etc.) y mejorar la estabilidad o inhibir el crecimiento de microorganismos (FAO y OMS, 2009). En el tema de la liberación sostenida o de direccionamiento de principios activos, la nanotecnología puede contribuir al desarrollo de formulaciones farmacéuticas inteligentes, que sean capaces de combatir y prevenir infecciones bacterianas, parasitarias, virales o fúngicas de forma más eficiente, sin dejar residuos en la leche. En ese contexto, serán abordadas las aplicaciones de la nanotecnología que pueden generar grandes beneficios para la cadena productiva de la leche.

La leche como fuente de materia prima para producción de nanoestructuras

Todos los alimentos, naturales o procesados, contienen inherentemente nanopartículas. En especial, la leche es frecuentemente es citada como un “alimento nano”, dado que casi la totalidad de sus componentes presentan alguna arquitectura o estructura en nanoescala. Como ejemplo encontramos las caseínas, que poseen un diámetro que varía entre 50 y 500 nm y el glóbulo de grasa que, en algunas especies llegan a alcanzar dimensiones inferiores a 1000 nm (Groves y Titoria, 2009; Sozer y Kokini, 2009). Por su parte, esos componentes pueden ser desorganizados y reorganizados en estructuras con tamaños y funciones bien definidas. Tal condición hace de la leche una excelente fuente de materia prima para la confección de nanoestructuras, tanto para uso en la industria de alimentos como para la farmacéutica y de cosméticos, cuyos nuevos productos nanoestructurados no deben sufrir rechazo por parte de los consumidores, ya que la leche es utilizada rutinariamente como fuente de alimento en todo el mundo.

El uso de suero de leche como matriz polimérica para confección de nanopartículas y su posterior uso en sistemas de liberación sostenida fue propuesto por Giroux y col. (2010). En ese experimento, los autores describen la producción de nanopartículas con un diámetro que varía entre 100 y 300nm, que son reticuladas covalentemente entre dos agrupamientos de cisteínas por la reducción del pH.

Por su parte, Graveland-Bikker y Kruif (2006) describen la producción de nanotubos a partir de la α-lactoalbúmina parcialmente hidrolizada por proteasas de Bacillus licheniformis, que bajo concentración adecuada de algunos cationes di y trivalentes tienen sus monómeros autoorganizados en forma de nanotubos con diámetro cavitario medio de 8 nm. Estos autores propusieron el uso de esas nanoestructuras como espesantes en la industria de alimentos, como encapsulantes de fármacos y de bioactivos, como soporte para crecimiento celular en ingeniería de tejidos y como fibra.

La β-lactoglobulina reticulada iónicamente con la pectina fue utilizada por Zimet y Liviney (2009) para producción de nanocomplejos capaces de encapsular ácidos grasos poliinsaturados de la serie omega-3, con gran estabilidad coloidal y transparencia. La forma nanocomplejada también presentó un aumento de estabilidad del lípido cuando fue expuesto a oxidación. Esos hallazgos permitieron que los autores propusieran su uso para enriquecimiento nutracéutico de bebidas.

Las nanoesferas producidas a partir del copolímero caseína-codextrina fueron utilizadas por Pan y colaboradores (2007) para encapsular el β-caroteno, las cuales presentaron una liberación sostenida en condiciones de simulación del proceso digestivo y un aumento de su estabilidad ante el ensayo de oxidación por FeCl3. La β-caseína fue utilizada para encapsular Mitoxatrone, un quimioterápico hidrofóbico utilizado en tratamiento de neoplasias. En la condición encapsulada, el Mitoxatrone puede ser vehiculizado en formulaciones acuosas y tiene su efecto tóxico posiblemente reducido (Shapira et al., 2010).

El recubrimiento de nanopartículas de poliácido láctico peguiladas con lactoferrina de calostro bovino fue utilizado para efectuar el direccionamiento activo de esas partículas para el cerebro, en vista de que al ligarse con los receptores para lactoferrina presentes en la barrera hematoencefálica fueron activamente transportadas y se acumularon en el sistema nervioso central (HU et al., 2009).

Otros tipos de nanoestructuras, los liposomas, son ampliamente utilizados en nanotecnología para liberación sostenida de principios activos. Estos están compuestos principalmente por fosfolípidos, que se autoorganizan formando una bicapa uni o multilaminar con un núcleo acuoso central. Según Livney (2009), el comportamiento anfifílico de los fosfolípidos y de las proteínas de membrana de los glóbulos de grasa presentes en la leche les confiere gran aptitud

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