Dengue Estudios in vitro Identifican extractos y compuestos de plantas argentinas que inhibieron la multiplicación del virus

 

Parte del equipo que lideró el avance: Dra. Laura Cecilia Laurella (izq.), Dr. Orlando Elso, Dra. Valeria Sülsen, Dra. Claudia Sepúlveda y Lic. Mariel Wagner.

Estudios in vitro Identifican extractos y compuestos de plaEstudios in vitro Identifican extractos y compuestos de plantas argentinas que inhibieron la multiplicación del virus del dengue

Especialistas del CONICET detectaron extractos y compuestos de origen vegetal que en cultivo de células frenaron la multiplicación del patógeno de manera efectiva y selectiva. 

La siguiente etapa de la investigación es aislar y profundizar el estudio de moléculas activas necesarias para explorar el diseño de antivirales efectivos.

Para las personas que contraen dengue, no existe por el momento un medicamento específico. Se les prescribe remedios para reducir los dolores musculares y la fiebre, tomar mucha agua y otras medidas. 

Ahora, especialistas del CONICET detectaron extractos y compuestos naturales de un grupo de plantas de la familia Asteraceae que lograron inhibir de manera efectiva y selectiva la multiplicación del virus del dengue en experimentos in vitro. 

El estudio, publicado en Molecules, abre caminos para el posible desarrollo de fármacos antivirales contra ese patógeno.

Otros autores del trabajo: Dr. Augusto Bivona (izq.), Dr. Cesar Catalán, Dr. Hernán Bach, Dra. María Clavin y Dra. Mariana Selener.

“Estos resultados demuestran que las especies de la familia Asteraceae y sus constituyentes químicos representan fuentes valiosas de nuevas moléculas antivirales. 

Evaluamos extractos y compuestos obtenidos de plantas de distintos puntos del país. 

El siguiente paso será purificar los extractos para obtener las moléculas activas que puedan ser útiles para diseñar antivirales contra el virus del dengue. 

Además, se profundizará en el estudio de los compuestos activos ya identificados”, afirma Valeria Sülsen, líder del avance e investigadora del CONICET en el Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA, CONICET-UBA).

Las infecciones con el virus dengue afectan a personas de todas las edades y pueden cursar la enfermedad de forma asintomática o provocar desde un cuadro leve a una patología aguda similar a una gripe grave, u ocasionalmente evolucionar a un dengue grave (dengue hemorrágico) que provoca complicaciones que pueden ser mortales.

El estudio demuestra que especies de plantas de la familia Asteraceae representan fuentes valiosas de nuevas moléculas antivirales.

Plantas argentinas de la familia Asteraceae

El equipo de investigación del CONICET recolectó muestras de seis especies de plantas (Grindelia pulchella, Helenium radiatum, Campuloclinium macrocephalum y otras) de la familia Asteraceae en las provincias de Catamarca, Entre Ríos y Buenos Aires. 

En el laboratorio obtuvieron 12 extractos y evaluaron otros 14 compuestos naturales ya aislados por el grupo a partir de plantas de la misma familia. 

Llevaron a cabo ensayos in vitro (en cultivo de células) y midieron la capacidad para inhibir una de las variedades o serotipos del virus del dengue de mayor prevalencia en Argentina: DENV-2.

“En general, el uso del DENV-2 en ensayos in vitro es el habitual para la búsqueda de nuevos candidatos antivirales para el tratamiento del dengue. 

Este es un virus altamente infeccioso y puede causar una enfermedad grave, incluso la muerte. 

Ha sido responsable de grandes brotes de dengue en todo el mundo y ahora somos testigos de uno en el país. 

Además, dado que multiplica bien en cultivo de células, facilita su estudio en el laboratorio”, señala Claudia Sepúlveda, investigadora del CONICET en el Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN, UBA-CONICET) y también autora del estudio.

Placas de Petri en las que se aplicaron extractos y compuestos naturales de un grupo de plantas de la familia Asteraceae sobre células infectadas con el virus del dengue.

Los estudios in vitro demostraron que cuatro extractos y tres compuestos naturales fueron capaces de inhibir de manera efectiva y selectiva la replicación del serotipo 2 de DENV. 

“Ejercieron una acción inhibidora efectiva y selectiva durante la multiplicación intracelular de DENV-2, señala Mariel Wagner, becaria doctoral de la UBA en el departamento de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la UBA y también autora del trabajo.

“Si logramos identificar las moléculas activas presentes en los extractos que ejercen ese efecto antiviral, así como continuar con los estudios de los compuestos ya detectados, se abriría la posibilidad de diseñar fármacos con una promisoria acción antiviral”, destaca Cecilia Laurella, becaria posdoctoral del CONICET en el IQUIMEFA y también autora del estudio.

El próximo paso de esta línea de investigación es, en el caso de los extractos activos, someterlos a un proceso de purificación que conduzca al aislamiento e identificación de moléculas activas que puedan inspirar el desarrollo de fármacos antivirales sintéticos contra el virus del dengue.

“Los compuestos de origen natural precisan a menudo ser optimizados a través de la obtención de derivados, de manera de lograr mejorar su eficacia y/o selectividad o para lograr óptimas propiedades farmacocinéticas”, explica Sülsen.

En función de los resultados que se obtengan en los próximos estudios, el equipo de investigación podrá continuar con la evaluación de las moléculas activas en un modelo animal (ensayos in vivo) y la determinación de parámetros farmacocinéticos. 

“Además, se deben realizar ensayos de estabilidad y de formulación, así como ensayos de toxicidad”, puntualiza Sülsen. 

Y continúa: “Nos interesa probar su capacidad antiviral contra DENV-2 y las otras tres variedades del virus del dengue: DENV-1, DENV-3 y DENV-4. 

Para encarar ensayos clínicos en humanos, antes se necesita concluir con la investigación preclínica”.

Estructura química de los compuestos de plantas de la familia Asteraceae que en estudios in vitro frenaron de manera efectiva y selectiva la multiplicación del virus del dengue.

Más del 50% de los medicamentos disponibles actualmente en el mercado se obtuvieron de fuentes naturales o su diseño se inspiró en la naturaleza, especialmente en el caso de los agentes antitumorales y antiinfecciosos.

En las últimas décadas, la familia de plantas Asteraceae ha sido estudiada debido a la gran cantidad y variedad de principios activos de potencial relevancia para la salud humana y la búsqueda de nuevos medicamentos. 

“A la luz de los resultados de nuestro estudio, pensamos que esta familia de plantas puede ser una fuente útil para la búsqueda y desarrollo de antivirales contra el dengue”, concluye Sülsen.

Referencia bibliográfica: 

Borgo, J., Wagner, M. S., Laurella, L. C., Elso, O. G., Selener, M. G., Clavin, M., … & Sülsen, V. P. (2024). Plant Extracts and Phytochemicals from the Asteraceae Family with Antiviral Properties. Molecules, 29(4), 814.

https://doi.org/10.3390/molecules29040814

Por Bruno Geller

CONICET

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Espectrometría de masa Identifican en menos de 10 minutos los compuestos de una muestra

 

 En el laboratorio liderado por Cerutti se analizan muestras de sustancias de abuso, ilícitas y drogas de síntesis, entre otras.

Espectrometría de masa Una técnica con la que científicos del CONICET identifican en menos de diez minutos los compuestos de una muestra

Soledad Cerutti es una investigadora de gran trayectoria de esta rama científica en el país con la que asesora a la Justicia y al ámbito de Seguridad

En el verano del 2022, la noticia de un brote de intoxicación por consumo de cocaína adulterada en el conurbano bonaerense mantuvo en vilo al país. 

¿Cuál era la sustancia fulminante que provocó más de una veintena de muertes y decenas de internaciones? 

El interrogante fue develado en tiempo récord gracias a una técnica llamada “espectrometría de masa” que permite, gracias a un sofisticado equipo de determinación, conocer en menos de diez minutos los compuestos presentes en una muestra compleja y su concentración. 

La sustancia letal que se había empleado para adulterar la cocaína era el carfentanilo, un opioide sintético que se usa para dormir animales de gran porte como elefantes, rinocerontes y osos. 

“Las modificaciones en las drogas en cuanto a las síntesis químicas hoy en día van cambiando permanentemente y requieren de pruebas analíticas casi en tiempo real. 

En el caso del carfentanillo, se pudo develar el caso gracias a la técnica de la espectrometría de masa”, asegura Soledad Cerutti, científica del CONICET, directora del Instituto de Química de San Luis (INQUISAL) y una de las pioneras de la de la Espectrometría de Masa en el país. 

“Establecer la pureza, qué excipientes, la existencia o no de contaminantes y otras sustancias complejas en una muestra y cómo se van combinando las drogas, es cada vez más necesario en la lucha contra el narcotráfico. 

Un tema que nos pone en vilo permanentemente y desde el cual como científicos podemos asistir a la Justicia y al ámbito de la Seguridad”.

Cerutti, que además es integrante del Programa Nacional Ciencia y Justicia, acaba de recibir un nuevo equipamiento de última generación para realizar espectrometría de masas “de alta resolución”, un equipo conocido como Orbitrap. 

Éste permitirá identificar los compuestos químicos presentes en una muestra compleja: muestras clínicas, alimentarias, ambientales o toxicológicas, entre otras. 

“Es un equipo de última generación, con un sistema de análisis de mayor sensibilidad, alcance y capacidad identificatoria para las pruebas experimentales”, explica. 

“Asimismo, este instrumental nos va a ayudar a determinar las mínimas concentraciones de compuestos presentes en una muestra, siempre pensando en aplicar lo que uno hace a la sociedad, al bien común. 

Nuestro laboratorio tiene vinculación con el Tribunal Superior de Justicia de San Luis, puntualmente con el ámbito de la Procuraduría de San Luis, donde nos plantearon problemas específicos del ámbito judicial para asistir en el análisis de sustancias de abuso, ilícitas, drogas de síntesis y en casos de delitos complejos. 

Este equipamiento nos permitirá identificar y cuantificar compuestos de esta naturaleza presentes en una muestra”.

El ingreso de esta científica al universo de la espectrometría de masa ocurrió a través de su incorporación al grupo de Química Analítica de la Universidad Nacional de San Luis, trabajando con otra técnica, llamada espectroscopía atómica, en la que se especializó en sus inicios como becaria del CONICET. 

La espectrometría de masa surgió específicamente en la especialización de la investigadora en el exterior, la misma indica  Cerutti, “se basa en líneas generales en el estudio de los procesos de conversión de las moléculas en entidades iónicas con una determinada relación de masa/carga, lo que favorece a través de distintos mecanismos, alcanzar un análisis de identificación de compuestos desconocidos, confirmación de la existencia de sustancias conocidas, y determinación de la concentración presente en una muestra”.  

En 2004, Cerutti fue becada para realizar una estadía en el exterior, en la Universidad de Florida, Estados Unidos, donde se formó en espectrometría de masa.

“La diferencia con lo que yo venía haciendo en el campo de las espectroscopías atómicas, donde se estudiaba la interacción de la materia con la radiación a través de generar una absorción o una emisión de ésta por parte de las especies elementales y vincular este fenómeno con la concentración de los compuestos bajo estudio presentes en la muestra”, se basa principalmente en que la Espectrometría de Masa no implica en esencia la interacción de la materia con la radiación, sino que la materia la transformamos en moléculas iónicas y esa técnica es abarcativa al análisis cuali-cuantitativo de sustancias de naturaleza orgánica. 

A partir de ahí surge en su carrera el estudio de los distintos constituyentes de la materia por otra estrategia de análisis”, asegura la científica, que al regresar de Estados Unidos a Argentina, en 2009, se sumó nuevamente al grupo de Química Analítica que ya había conformado el Instituto de doble dependencia, CONICET-UNSL, conocido como INQUISAL, y que había adquirido por esos años un equipamiento de espectrometría de masa en tándem y abrió camino en esta línea de investigación pionera en el país, inicialmente con aplicaciones ambientales y de seguridad alimentaria, que en todos estos años se fue consolidando hasta llegar a ser una herramienta utilizada a requerimiento de la Justicia.

A través de la espectrometría de masa, reconoce Cerutti, se pueden analizar centenares de compuestos presentes en una muestra en un lapso de pocos minutos. 

“Su resolución es muy rápida, permitiendo en pocos minutos un análisis muy completo de la mayor cantidad de compuestos presentes en una muestra. 

Lo que conlleva más tiempo es el proceso de tratamiento de la muestra para llegar al análisis instrumental confiable. 

Eso puede implicar un desarrollo específico que, dependiendo de la complejidad, se puede extender a un tiempo de semanas-meses. 

El análisis con el equipamiento de masa es el objetivo final de toda una cadena previa de procedimientos analíticos trazables y de gran importancia para establecer un resultado fiable. 

Por eso aun en la actualidad el desarrollo de la espectrometría de masa en el país, en algunas ramas de aplicación, es incipiente”, advierte Cerutti, que además preside la Sociedad Argentina de Espectrometría de Masa (SAEM).

“Son pocos los grupos de investigación que trabajan en el área específicamente forense, por el costo del instrumental y porque se necesita una formación más allá de lo técnico. 

Es un ambiente dentro de la ciencia con muchas oportunidades de desarrollo”, asegura la científica. 

“En otros países, como Estados Unidos, Canadá, o en la Unión Europea, la aplicación de esta técnica en casos forenses, o en materia de seguridad nacional, control fronterizo, por ejemplo, incluso en cuestiones clínicas, de seguridad alimentaria, ya se ha constituido como de rutina. 

Lo que personalmente me interesa es seguir en el camino del desafío científico permanente, para desarrollar mejores métodos de detección, poder establecer la identidad y concentración de los compuestos de interés, pero, sobre todo, con los resultados científicos alcanzados, asistir al bienestar de la sociedad. 

A partir de esta inquietud que nos genera el análisis químico, aplicar nuestro conocimiento con metodologías de vanguardia, como una responsabilidad social”, concluye.

Por Cintia Kemelmajer

CONICET

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Una técnica de nanotecnología facilitará la explotación de yacimientos de hidrocarburos

  

Una técnica de nanotecnología facilitará la explotación de yacimientos de hidrocarburos

Se trata de la nanoindentación, que se desarrolla en los laboratorios de la Gerencia Química de la Comisión Nacional de Energía Atómica y el Instituto de Nanociencia y Tecnología. 

Ahora se trabaja en su aplicación para estudiar pequeños fragmentos de roca de pozos petroleros para conocer y evaluar sus propiedades mecánicas.

En uno de los laboratorios de la Gerencia Química de la Comisión Nacional de Energía Atómica y el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología CNEA-CONICET (INN), ubicado en el Centro Atómico Constituyentes, se desarrolla una técnica que facilitará la explotación de yacimientos no convencionales de hidrocarburos. 

Se trata del análisis de pequeños fragmentos de roca provenientes de los pozos mediante nanoindentación, para así obtener información que permita optimizar el procedimiento de extracción de los hidrocarburos.

“Desde el año 2000, grupos formados por investigadores y tecnólogos de la CNEA y el CONICET trabajan juntos haciendo frente a distintos desafíos con nanotecnología. 

Esta disciplina nos abrió las puertas para desarrollar numerosas y originales soluciones para áreas tan diversas como la energética, la aeroespacial, la metalúrgica, la automotriz, la biomedicina y ahora, la industria petrolera”, señala la doctora en Física Laura Steren, vicedirectora del INN.

“Trabajar en la escala nanométrica generó la necesidad de crear nuevas técnicas experimentales de estudio, como la nanoindentación, y microscopios que pudieran ‘ver’ las propiedades físico-químicas en sistemas nanoestructurados -explica-. 

Recordemos que las distancias medias entre átomos en un material cualquiera son típicamente del orden de algunas décimas de nanómetro. 

Hablamos de investigar propiedades de materiales que poseen una o más dimensiones que comprenden solamente algunas capas atómicas”.

La nanoindentación es una técnica experimental que permite conocer los parámetros mecánicos de los materiales a partir de muestras de unos pocos milímetros de diámetro. 

Consiste en hacerle una impronta del orden del micrón a la superficie del material a analizar con una pequeña punta de diamante. 

Esa punta se va introduciendo en la muestra y se registra la carga que se aplica para ingresar y cuánto penetra. 

Así se obtiene una curva que relaciona la carga con la penetración, a partir de la cual se calculan los parámetros mecánicos del material: la dureza, que es su resistencia a ser deformado en forma permanente, y su módulo elástico, relacionado con la deformación elástica o reversible.

En 2018, un equipo de físicos y geólogos de Y-TEC, la empresa de investigación y desarrollo para la industria energética de YPF y CONICET, consultó si la nanoindentación se podía aplicar sobre rocas obtenidas de la perforación de pozos de petróleo. 

Les interesaba conocer las propiedades mecánicas de esos pozos, entre ellos, de los ubicados en el yacimiento de Vaca Muerta, a partir de muestras pequeñas o recortes de perforación que se obtienen rutinariamente, en lugar de tener que medir muestras más grandes, muy costosas y difíciles de extraer.

Vaca Muerta es un yacimiento no convencional de hidrocarburos, que se encuentran a más de 2.500 metros de profundidad. 

Estos hidrocarburos están encerrados en poros muy poco conectados entre sí y para extraerlos se utiliza la técnica de fractura hidráulica, que consiste en hacer una perforación e inyectar agua a alta presión. 

De esta manera, se generan microfisuras de menos de un centímetro de diámetro que crean una red interconectada de poros por donde los hidrocarburos pueden fluir hacia el pozo.

“Cada región que la empresa explora para realizar un pozo tiene distintos tipos de rocas y, en particular, cada roca tiene diferentes propiedades mecánicas según su composición, textura y porosidad. Los físicos de rocas necesitan saber a qué profundidad del pozo es más fácil realizar la fractura hidráulica. 

Para esto, tienen que conocer las propiedades mecánicas de los minerales presentes a cada profundidad del pozo perforado”, explica la ingeniera y doctora en Ciencia y Tecnología de los Materiales María Cecilia Fuertes.

Fuertes es la investigadora del CONICET al frente del desarrollo de la técnica de nanoindentación aplicada a evaluar residuos de la perforación de los pozos. 

“La técnica convencional que se utiliza para evaluar las propiedades de las rocas consiste en extraer testigos corona, que son cilindros completos de material del pozo. 

La obtención de las coronas es muy costosa y difícil de realizar, por eso se extraen muy pocas por pozo o área explorada. 

Además, estas muestras no representan la totalidad de la profundidad del pozo, sino que son segmentos extraídos a diferentes intervalos de profundidad”, señala.

La alternativa en la que se trabaja ahora es el estudio de pequeños fragmentos de roca que se desprenden cuando se perfora un pozo. 

“A medida que el trépano realiza la perforación, sale del pozo un residuo que contiene rocas muy pequeñas. 

Estas muestras, que se obtienen a todas las profundidades perforadas, se llaman cuttings y no pueden ser evaluadas mecánicamente con los métodos convencionales porque tienen unos pocos milímetros de diámetro. 

En nuestro laboratorio las estudiamos con nanoindentación, porque esta técnica sí permite determinar las características mecánicas de materiales de muy pequeñas dimensiones”, detalla Fuertes.

En los últimos tres años de trabajo, la información obtenida a partir de los residuos de la perforación fue comparada con la que se midió para las coronas obtenidas de los mismos pozos, y así se pudo validar el nuevo método.

“La técnica que estamos desarrollando es reciente, pero ya la hemos podido aplicar para muestras obtenidas de diferentes yacimientos no convencionales de la Argentina -dice Fuertes-. 

Estamos comenzando una segunda etapa, en la cual buscamos aumentar el número de muestras evaluadas en el menor tiempo posible. 

El desafío es desarrollar un protocolo simple, rápido y económico para que YPF y otras empresas petroleras puedan caracterizar las propiedades mecánicas de los pozos de yacimientos no convencionales”.

CNEA

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