El Abismo de Helm, los nanosensores fluorescentes y los arándanos azules

Si hay una batalla que me dolió perder fue la del Abismo de Helm en la que las fuerzas de Rohan, ayudados por varios zoquetes de la Comunidad del Anillo como Aragorn, Legolas y Gimli, además de Théoden (rey de Rohan) y Éomer, destrozaron a mis tropas de Isengard cuando parecía que teníamos ganada la contienda. Sin embargo, poca gente sabe lo que ocurrió después. Yo, el gran Sauron jamás me doy por vencido y empleando la bioquímica, la encapsulación molecular, la botánica, la nutrición, la nanotecnología y la fluorescencia logré vengarme de uno de los causantes de aquella humillación en la que el ejército de Saruman el Blanco, formado por más de 10.000 Uruk-Hai, orcos y semiorcos, fue aniquilado.

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La maniobra fue tan brillante que acaba de ser publicada por la revista Food and Function en un artículo titulado “Ellagic acid–borax fluorescence interaction: application for novel cyclodextrin-borax nanosensors for analyzing ellagic acid in food samples”. ¿Por qué? Porque además de para saciar mi venganza ha servido para desarrollar un método de análisis de compuestos bioactivos en alimentos basado en nanosensores fluorescentes. Este método es mucho más sensible y barato que los tradicionales. Les cuento.

El objetivo de las fuerzas de Isengard era aniquilar totalmente al pueblo de Rohan de un golpe, y dejar a Gondor sin aliados formales ante mis legiones. A pesar de que contábamos con muchos más efectivos ocurrieron 3 factores que decantaron la balanza a favor de la gentuza de la Tierra Media y sus amiguetes. El primero fue la excelente defensa que proporcionaba la fortaleza; el segundo la llegada de Gandalf el Blanco y Erkenbrand con un ejército de refuerzo reclutado entre los hombres dispersos por todo el oeste de Rohan; el tercero, el menos conocido pero el que más daño me hizo, fue la entrada en la batalla de los Ucornos, unos seres que tras la batalla se escondieron en el bosque de Fangorn y a los que una vez recuperado de la derrota decidí capturar empleando diferentes disciplinas científicas.

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Ucornos

Los Ucornos son unas criaturas arbóreas que habitaban en el bosque de Fangorn, seguramente antiguos Ents que se habían «asilvestrado». Me recuerdan mucho a los Vaccinium, un género de arbustos de la familia Ericaceae que incluye a todas las especies llamadas arándano, como el arándano azul (Vaccinium corymbosum). Los Vaccinium , al igual que los Ucornos, son arbustos o rara vez árboles, terrestres o epifíticos, frecuentemente rizomatosos. Sus hojas alternas, perennes o deciduas, cortamente pecioladas, pinnatinervias o plinervias, los márgenes enteros o serrados….”igualicos” a los Ucornos.

Pero la característica que más une a Vaccinium y a Ucornos es la presencia en su estructura de una molécula común: el ácido elágico, una molécula de naturaleza fenólica que puede estar presente en forma libre en algunas especies vegetales como producto del metabolismo de las mismas, o bien puede encontrarse a partir de sus precursores, los elagitaninos, una clase de taninos.

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Vaccinium corymbosum… o Ucorno

 

Las fuentes de ácido elágico son varias nueces y frutas, en especial las granadas y frambuesas, estando también presentes en muchos frutos rojos (granadas, fresas, frambuesas, arándanos, moras), en algunos frutos secos (nueces y castañas) y también en kiwis y uvas. En el reino vegetal se ha demostrado que el ácido elágico protege a muchas plantas contra la luz ultravioleta, virus, bacterias y parásitos.

Respecto a sus características físico-químicas el ácido elágico es una molécula muy estable, tiene un punto de fusión de 362 °C y por su naturaleza fenólica tiende a reaccionar formando complejos con otras moléculas como proteínas, alcaloides y polisacáridos. Además se le han atribuido diferentes propiedades contra agentes nocivos para la salud, como los radicales libres, que son los responsables de procesos como la oxidación que promueve el envejecimiento de las células del organismo.

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En vista de estas propiedades del ácido elágico, la industria alimentaria lo está empleando para desarrollar nuevos alimentos funcionales y complementos alimenticios. Para ello, el primer paso es extraerlo de su fuente vegetal original. Sin embargo, uno de los problemas que presenta este polifenol es que se encuentran a muy baja concentración en dichas fuentes (como por ejemplo los arándanos) por lo que es difícil detectar su presencia para luego poder extraerlo y añadírselo a alimentos funcionales…. ese inconveniente es el mismo que se me presenta a mí, el gran Sauron, para poder detectar a los Ucornos del Bosque de Fangorn donde se escondieron tras la Batalla del Abismo de Helm.

¿Cuál es la solución a ambos problemas? Encontrar un método de análisis de bajas concentraciones de ácido elágico que permita detectarlo en alimentos. Dicho método, que debe ser muy sensible y de bajo coste, me servirá también para hallar a los Ucornos (que contienen ácido elágico) en el Bosque de Fangorn.

Recluido en mis laboratorios de  la torre de Barad-dûr, diseñé el plan a seguir. Lo primero que hice fue “ver el vídeo” de la Batalla del Abismo de Helm. Corroboré que gracias a todas las propiedades del ácido elágico anteriormente citadas los Ucornos destrozaron a las tropas de Isengard en una de las batallas más grandes y crueles de la Guerra del Anillo, la que provocó que Mordor le declarara la guerra abierta finalmente a la Tierra Media. Por fin, tras un análisis minucioso del comportamiento de los Ucornos en la contienda yo, el Ojo que todo lo ve, encontré su Talón de Aquiles.

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Espectrofluorímetro

El ácido elágico presente en la estructura de los Ucornos (y en la de los arándanos) no presenta fluorescencia intrínseca. Por eso cuando se emplea la fluorescencia como método de análisis de este polifenol en los arándanos no se detecta señal y por ello muchas fuentes bibliográficas señalan que no hay ácido elágico en su estructura. Sin embargo, esto puede ser un error ya que puede existir ácido elágico pero no se ha sabido detectar. De hecho hay muchas variedades de arándanos que están descritas como ausentes de ácido elágico y en realidad sí lo tienen. Lo que realmente ocurre es que para que el ácido elágico emita fluorescencia es necesario que se una a determinadas moléculas…y esa es la misma razón por la que mis orcos no podían encontrar a los Ucornos escondidos en el Bosque de Fangorn. Los sistemas de visión que empleaban no eran suficientes.

El segundo paso de mi plan fue encontrar un agente que, una vez unido al ácido elágico, amplificara su fluorescencia. Eso permitiría aumentar la sensibilidad del método de medida. El agente elegido para adentrarse en el Bosque de Fangorn fue un huargo, una criatura semejante a un lobo, pero de mayor tamaño, fiereza e inteligencia.

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Huargo…también conocido como bórax

¿Porqué elegí a esta unidad entre todas las que componen mis tropas? Porque además de su astucia se parece mucho al bórax (Na2B4O7·10H2O, borato de sodio o tetraborato de sodio), una sal de boro que se disuelve fácilmente en agua; con densidad (decahidrato) de 1.73 g/cm3, una sustancia que al unirse al ácido elágico forma un complejo binario que sí es capaz de emitir fluorescencia.

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Sin embargo, a la alegría inicial le sucedió una gran decepción. El aumento de fluorescencia no fue suficiente para que mis orcos pudieran detectar a los Ucornos en el Bosque de Fangorn con sus sistemas ópticos de detección de fluorescencia. Tampoco suponía un gran avance en los métodos de análisis de ácido elágico en arándanos. Había que seguir investigando y lograr aumentar el rendimiento fluorescente.

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Mis científicos no paraban de pensar en los laboratorios de la torre de Barad-dûr. Había que encontrar una solución. Los Ucornos debían ser capturados para vengar a mis tropas que cayeron en el Abismo de Helm. De pronto, se me encendió la luz. ¿Por qué no formar un complejo ternario entre el ácido elágico, el bórax y mis mejores guerreros, las ciclodextrinas?

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Como recordarán los seguidores de la serie “La Ciencia de El Señor de los Anillos” las ciclodextrinas son agentes encapsulantes formados por unidades de glucosa que tienen capacidad para atrapar en su interior moléculas (o regiones) hidrofóbicas… como es el caso del ácido elágico.

Pues bien, es de sobra conocido que al aumentar la rigidez de una molécula fluorescente se incrementa su rendimiento fluorescente. Por tanto, al quedar atrapado el ácido elágico en el interior de una ciclodextrina disminuiría su libertad de movimiento, aumentaría su rigidez y, por tanto, se observaría un incremento en su fluorescencia. Si a ese incremento se le suma el producido por la acción del bórax podríamos obtener un complejo ternario muy fluorescente que permitiría la detección de bajas cantidades de ácido elágico en arándanos…y a mis orcos hallar a los Ucornos escondidos en el Bosque de Fangorn.

 

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Sin dejar pasar más tiempo en los laboratorios de la torre de Barad-dûr diseñé complejos binarios bórax/gamma-ciclodextrinas (huargos/anillos únicos) y los envié de nuevo al Bosque de Fangorn a terminar su misión. Rápidamente encontraron a los Ucornos, se pegaron al ácido elágico de su estructura para formar un complejo ternario con una constante de encapsulación de 364 ± 18 M−1 (muy superior a la calculada para otras ciclodextrinas naturales y modificadas) y el rendimiento fluorescente se incrementó muchísimo tal y como se observa en la siguiente figura.

Captura de pantalla 2018-08-13 a las 17.55.30.pngComo pueden ver en la siguiente imagen el rendimiento fluorescente del sistema ternario ácido elágico/bórax/ciclodextrina empleado en la detección de ácido elágico en arándanos fue 18 veces mayor al que se obtuvo con el extracto vegetal en ausencia de ningún agente.

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Los sistemas ópticos de detección de mis orcos ya podían ver perfectamente la fluorescencia de los Ucornos… y una vez detectados mis tropas los capturaron sin problema. Sus amigos los Ents, dirigidos por el estúpido de Bárbol, intentaron ayudarles pero fue peor todavía. Todos cayeron atrapados en el sistema ternario ácido elágico/bórax/ciclodextrina. La venganza tras lo ocurrido en el Abismo de Helm estaba consumada.

Tal y como les he contado mi victoria fue tan espectacular que la revista Food and Function, situada en el primer cuartil de su área, ha decidido publicarla en su último número. ¿Por qué? Porque el uso de complejos binarios de tamaño nanomolar bórax/ciclodextrinas para detectar bajísimas cantidades de analitos en fuentes vegetales (como es el caso del ácido elágico en arándanos) supone una revolución en el campo del análisis químico de compuestos bioactivos.

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Los hallazgos permitirán, entre otras cosas, describir la presencia de acido elágico en variedades de arándanos donde se había afirmado que no había este polifenol. Una vez detectado el ácido elágico podrán extraerse y emplearse para fabricar nuevos alimentos funcionales. Además los resultados podrán aplicarse a muchos otros compuestos bioactivos. Maravilloso.

Estimados lectores, el que la hace la paga. Las tropas de Isengard fueron humilladas en el Abismo de Helm por culpa, entre otros, de los Ucornos.…pero el tiempo ha hecho justicia. El Gran Sauron ni olvida ni perdona y al final el Ojo que todo lo ve ha puesto a cada uno en su sitio. Es la ley de Mordor. Nunca lo olviden.

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Jose

FuenteRevista: Food Funct. 2018 Jul 17;9(7):3683-3687. doi: 10.1039/c8fo00906f. Título: Ellagic acid-borax fluorescence interaction: application for novel cyclodextrin-borax nanosensors for analyzing ellagic acid in food samples. Autores: Matencio A , Navarro-Orcajada S , García-Carmona F , López-Nicolás JM .

Nota: Para ver el resto de posts de la serie “La ciencia de El Señor de los Anillos” pinchen este enlace.

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Dime quién eres y te diré qué comes [Vídeo-debate]

El 13 de junio participé en el maravilloso Patio de la Infanta de Zaragoza (Ibercaja) en el evento #EnModoAvión “Dime quién eres y te diré qué comes”, organizado excelentemente por el Cluster Aragonés de Alimentación y Cuatroochenta. En la sesión, que tuvo forma de debate, también intervinieron Antonio Fumanal (maestro cervecero y responsable de innovación en Cervezas Ambar), Beatriz Romanos (Fundadora y editora de TechFood Magazine) y Daniel Yranzo (Chef y presentador de programas de cocina en Aragón Televisión).

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Mi amigo Jean y la historia del científico español que ha participado en tres Juegos Olímpicos

Si me obligasen a dar el nombre de mis 5 mejores amigos uno de ellos sería, sin duda, Jean Thierry, un auténtico personaje nacido en Francia al que conocí hace más de 40 años en la Dehesa de Campoamor. Hemos compartido muchísimas vivencias, confidencias y tenemos un gran número de aficiones comunes. Nuestra pasión por el fútbol, por los amigos, por la gastronomía, por hablar y, sobre todo, nuestro amor a este rincón del Mediterráneo. Incluso hace una días conseguí meterlo en mi laboratorio.

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Reto Scientia #35

Les traigo trabajo para el fin de semana. Llega el Reto del mes de agosto. En esta ocasión el nivel lo he elevado un poquito porque en los últimos tiempos se han venido arriba. A pesar de que el personaje que se esconde detrás del Reto Scientia #19 no es muy conocido para el gran público, les puedo asegurar que su herencia es de suma importancia en el mundo de la divulgación científica.

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6 pistas tienen para acertarlo y alguna de ellas la pueden encontrar en el propio blog. Como en anteriores ocasiones si quieren que les dé por correcta su respuesta deberán explicar el sentido de cada una de las pistas. Insisto, si no detallan su contestación no será considerada como válida. Es lo que hay. Ahí van las 6 pistas: Seguir leyendo

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La biotecnología de la luna roja y la pandilla basura

Ya nadie habla del famoso eclipse lunar del pasado viernes… así que hoy en Scientia toca abordarlo. Eso sí, lo haré desde un punto de vista muy diferente y con un triple objetivo. Por un lado intentaré relacionar dos disciplinas científicas que aparentemente tienen poco que ver: la astronomía y la biotecnología vegetal. Para ello haré un paseo por diferentes ramas de la ciencia como la física, la meteorología, la bioquímica, la genética, la ingeniería ambiental, etc. Por otra parte les descubriré uno de las grandes beneficios que me aporta la divulgación científica. El último objetivo, sin duda el más importante, es sorprender a mi suegra. Comencemos.

Soy químico, trabajo en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular-A de la Universidad de Murcia, pertenezco al grupo de “Bioquímica y Biotecnología enzimática” y estoy especializado en los usos de la encapsulación molecular en la industria alimentaria, cosmética y farmacéutica. La astronomía me atrae poquísimo y hasta el pasado viernes la veía muy alejada de mi campo de trabajo. Por ello reconozco que la noche del 27 de julio no tenía intención de ver el eclipse lunar del que todo el mundo hablaba. Sin embargo a mi hija y a mi mujer les hacía mucha ilusión que viéramos la luna roja en la playa. Por eso preparamos unos bocatas y la pandilla basura (a la que también se sumó mi suegra) se juntó con decenas de familias que estaban viendo el eclipse a orillas del Mediterráneo. Mientras todos alucinaban con la luna roja yo no solo la miraba con apatía sino que me permití la licencia de publicar el siguiente tweet.

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Pasados unos minutos ocurrió algo maravilloso. Seguir leyendo

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Notición…llega ¡MasterChem!

Como decía aquel “me llena de orgullo y satisfacción” anunciar que la Universidad de Murcia (UMU), a través de la Unidad de Cultura Científica que tengo el honor de dirigir, presenta el proyecto MasterChem, enmarcado dentro de la convocatoria FECYT. Esta iniciativa innovadora, inspirada en el exitoso programa culinario de título similar, pretende despertar las vocaciones científicas de los jóvenes, con edades comprendidas entre los seis y los dieciocho años, procedentes de centros de Educación Primaria, Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato de la Región de Murcia. Atentos a este vídeo.

¿Cómo es posible inscribirse? Los docentes de los diferentes colegios e institutos interesados en que sus alumnos estén entre los seleccionados deberán enviar un vídeo al correo ucc@um.es, en el que expliquen cómo van a motivar a sus alumnos y qué técnicas desean enseñarles previamente hasta la celebración del certamen final, que tendrá lugar a finales de marzo de 2019.

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“Científico en el laboratorio de día…espía en el supermercado de noche” [Vídeo]

Hace unos días tuve el inmenso placer de impartir en Logroño  la conferencia “Científico en el laboratorio de día…espía en el supermercado de noche”. El evento estuvo organizado por la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de La Rioja y patrocinado por la Sección Territorial en La Rioja de la Real Sociedad Española de Química (RSEQ). Fue una noche “muy muy muy muy” especial y no solo por ser la última charla de este intensísimo curso académico sino por la increíble respuesta del público que abarrotó el Centro Cultural Ibercaja.

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