La leche de Gandalf y la inmovilización química del colesterol

rotk_gandalf_1280Tras haber encapsulado en capítulos anteriores a hobbits, elfos, enanos, hombres, árboles y demás gentuza de la Tierra Media, mis tropas, las del verdadero Señor de los Anillos, el gran Sauron, tenían un reto complicado: encapsular al mago blanco… y reconozco que no fue nada fácil. Ninguno de los miembros de la patética Comunidad del Anillo me dio tanto trabajo como Gandalf el Blanco, quien en su etapa gris era conocido por Mithrandir entre los elfos, Tharkún para los enanos; Olórin en el Oeste o Incánus en el Sur.

Debido a la dificultad manifiesta para atrapar al auténtico líder de esta triste tropa decidí cambiar de estrategia. Si a Frodo, Sam, Aragorn, Légolas, Gimli, Pippin y Merry los encapsulé empleando mis tropas de ciclodextrinas que se encontraban libres en el medio de reacción, para hacerme con Gandalf usé un novedoso método basado en la inmovilización de ciclodextrinas en un soporte fijo por el que hice pasar al Mago repetidas veces. Les cuento.

Complejo de inclusión

Complejo de inclusión

Como ustedes bien saben (o deberían saber a estas alturas de la serie) la característica fundamental de mis ejércitos de ciclodextrinas es su capacidad para formas complejos de inclusión con muchos compuestos bioactivos que quedan atrapados en su interior. Posteriormente esos complejos ciclodextrina/compuesto bioactivo son utilizados para enriquecer alimentos, cosméticos, etc. debido a su elevado valor añadido…. pero esa no es la única utilidad de las ciclodextrinas.

Otra de las aplicaciones de estos agentes encapsulantes consiste en introducirlos en un organismo o disolución para retirar algún compuesto nocivo presente en ellas. Sin embargo, en esta segunda opción la principal desventaja que presentan las ciclodextrinas, agentes muy caros económicamente hablando, es que solamente pueden ser utilizadas una vez ya tras encapsular al agente tóxico ambos son eliminados.

colesterol-ldlDebido a ello, y a la facilidad que tenía Gandalf para escaparse de mis ciclodextrinas, tuve que buscar otra forma de eliminarlo de la faz de la Tierra Media. La nueva estrategia consistió en buscar un compuesto bioactivo en el interior del Mago que pudiese ser atrapado por las ciclodextrinas y, posteriormente, hacer una pequeña modificación en la estructura de éstas últimas que me permitiese utilizar las ciclodextrinas repetidas veces para atrapar definitivamente a dicho compuesto bioactivo y, por tanto, a este tipejo… vayamos por partes.

La dualidad de Gandalf para pasar del gris al blanco siempre me recordó a un vaso de leche que, según su contenido en grasa, podemos ver de un color o del otro… y ahí estuvo la clave para encapsular al Mago,  en el colesterol contenido en la fracción lipídica de la leche. El verdadero compuesto bioactivo presente en el organismo del mago gris/blanco  que le proporcionaba sus grandes poderes era el colesterol, de forma que encapsulando al mismo tendría capturado a Gandalf, pero la labor no era nada fácil.

Son varios los autores que han intentado extraer el colesterol de la leche para diseñar productos lácteos bajos en colesterol usando ciclodextrinas pero, o bien gastaban muchas tropas encapsulantes lo que no salía rentable económicamente o bien los rendimientos eran escasos por lo que escalar el proceso a nivel industrial era inviable…. así que yo, el Señor Oscuro de Mordor, diseñé un método infalible.

imagesCAXR6PB8En primer lugar decidí no emplear ciclodextrinas libres en disolución sino inmovilizarlas en un soporte fijo. El objetivo era poder emplear ese soporte para ir encapsulando poco a poco al Mago a través de las siguientes fases:

i) Pasaría por ese soporte a Gandalf (digo a la leche con colesterol) y así un porcentaje de éste quedaría atrapado en el interior de la ciclodextrina;

ii) Lavaría el soporte para eliminar el colesterol atrapado;

iii) Volvería a pasar la leche sobrante por el mismo soporte para seguir atrapando colesterol;

iv) Volvería a lavar… y así sucesivamente hasta que todo Gandalf quedase atrapado, pero empleando siempre la misma ciclodextrina lo que me permitiría ahorrar costes y asegurar un alto rendimiento de encapsulación.

Una vez diseñado el experimento escogí a la ciclodextrina natural más empleada industrialmente, la formada por siete anillos de glucosa (β-CD), y le hice una serie de modificaciones para poder inmovilizarla sobre la superficie que posteriormente prepararé.

Reaccion

Tal y como podemos ver en la anterior figura “tuneé” mi agente encapsulante mediante dos reacciones. En la primera de ellas convertí la β-CD en mono-6-(p-toluenosulfonil)-6-deoxi-ciclodextrina utilizando agua desionizada, calor (60º), NaOH y otros reactivos convenientemente mezclados (compuesto 1). Posteriormente este compuesto lo volví a tunear usando NaN3, agua y calor convirtiéndolo en mono-6-azido- β-ciclodextrina (compuesto 2), el agente encapsulante elegido para ser inmovilizado sobre la superficie por la que pasaría a Gandalf en última instancia quedando atrapado su colesterol.

CD fluorescenteLa segunda fase de mi maquiavélico plan consistió en preparar la superficie donde anclar la mono-6-azido-β-ciclodextrina. El soporte elegido fue vidrio, que modifiqué mediante dos reacciones. En la primera cubrí la superficie del vidrio con una “capa epóxido” (compuesto 3) para, a continuación, adicionarle propargliamina  (compuesto 4) y dejarla preparada a la espera de la reacción definitiva con la mono-6-azido- β-ciclodextrina… ¿fácil verdad?

En un último paso inmovilicé el agente encapsulante en la superficie del vidrio previamente preparado en presencia de DMSO/H2O, N,N-diisopropylethylamina y CuI, dejándolos reaccionar durante 24 horas a 40ºC… ya tenía el dúo cristal/ciclodextrina preparado (compuesto 5).

Lo más difícil estaba hecho. La prodigiosa mente de Sauron había diseñado la mejor estrategia jamás conocida. Ahora solamente había que esperar a que Gandalf pasase a lomos de su triste caballo por encima del vidrio/ciclodextrina… y así ocurrió.

leche14 ml de Gandalf en forma de leche fueron añadidos al agente encapsulante inmovilizado y un análisis por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) mostró como el 69% del colesterol fue atrapado en solamente 4 horas.

Tal y como les comenté al principio una de las ventajas de la inmovilización de ciclodextrinas (al igual que ocurre con la de enzimas) es que se puede repetir la operación varias veces sin tener que gastar más reactivo. Para comprobar el éxito de mi plan hice pasar “la leche colesterolémica de Gandalf” 8 veces por la ciclodextrina inmovilizada y pude comprobar que se mantuvo la eficiencia acerca de la encapsulación del colesterol.

tabla

Aun quedaba el toque final. Un proceso de inmovilización no se considera plenamente exitoso hasta que no se comprueba que la superficie inmovilizada queda intacta después de repetir el proceso un número significativo de ciclos. Mediante espectroscopía de Rayos X fotoelectrónica (XPS) comprobé que la superficie de vidrio no se había deteriorado en todo el proceso…. mi triunfo era total.

tabla 2

Gandalf no supo reaccionar. No esperaba que yo, Gorthaur “El Aborrecido”, Sauron para los amigos, no solamente estuviese a su altura sino que lo superara. La gran esperanza de la triste Compañía del Anillo había quedado descabezada tal y como acaba de ser publicado en la prestigiosa revista Food Chemistry donde se señala la importancia de la investigación que hoy presento en Scientia.

Modelado molecular del colesterol encapsulado por ciclodextrinas

Modelado molecular del colesterol encapsulado por ciclodextrinas

El hecho de inmovilizar ciclodextrinas en un soporte convenientemente preparado acerca mucho más la mal llamada investigación básica a la investigación aplicada, permitiendo el uso a nivel industrial y a gran escala de las ciclodextrinas para elaborar alimentos bajos en colesterol. La inmovilización no solamente reduce costes al poderse repetir el experimento durante varios ciclos usando la misma cantidad de agente encapsulante, sino también aumenta el porcentaje de encapsulación del compuesto nocivo que queramos eliminar (en este caso colesterol).

DibujoConcluyo pero no sin antes contarles un secreto. El gran enemigo de Sauron no era Gandalf, uno de los Istari enviados a la Tierra Media por los Valar en la Tercera Edad del Sol para ayudar a las razas libres en su lucha contra el Gran Ojo sin Párpado. Como ha quedado demostrado en este post su caída era cuestión de tiempo y de un buen diseño de la estrategia por lo que no me preocupaba lo más mínimo este Mago Maiar de medio pelo.

La persona que me marqué como gran objetivo cuando comencé a escribir la serie “La comunidad del Anillo y los Ejércitos encapsulantes es el Hobbit que pueden ver en la siguiente imagen. Con él comenzó todo…¡¡qué poco te queda de vida Bilbo Bolsón de Bolsón Cerrado!!

 “Ash nazg durbatulúk, ash nazg gimbatul,
ash nazg thrakatulûk agh burzum-ishi krimpatul.”

bilbo_1600x1200

* Si te ha gustado este post puedes ayudarme a difundirlo pinchando en este enlace. GRACIAS.

Jose

Biblografía:

* Inmobilisation of β-CD on glass: Characterisation and application for colesterol reduction from milk. Food Chemistry 139 (2013) 475-481.

Capítulos anteriores:

1.-La noche que Gollum atrapó al más capullo de los antioxidantes

2.- El Bosque de Fangorn y la termodinámica de la encapsulación

3.- La empatía entre los Hobbits…y los animales modificados genéticamente del Reino de Mordor

4.-Légolas, el elfo que cayó en la trampa del arándano… y de la cromatografía líquida de alta resolución

5.- Gimli, el enano bioencapsulado por culpa de su mal olor

6.-La caída de Aragorn, el ácido linoleico encapsulado por un anillo de glucosa

7.-La misteriosa cromatografía que atrapó a los enantiómeros Gollum, Frodo y Sam en las Tierras de Mordor

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23 respuestas a La leche de Gandalf y la inmovilización química del colesterol

  1. Pingback: La leche de Gandalf y la inmovilización química del colesterol

  2. César dijo:

    Jose, te tengo dicho que tienes que poner YA un botón de aplaudir. ¡M·A·G·N·í·F·I·C·O! Con todas las letras.

    • Gracias César. ¿Sabes? Este comentario ayuda y mucho. Me has oido varias veces decir que la investigación y la divulgación son mis dos pasiones. Si las uno pues salen cosas como estos posts. No son muy mediáticos pero me da igual porque disfruto muchísimo escribiéndolos y los creo necesarios.
      De nuevo, mil gracias.

  3. Adhara dijo:

    Felicidades por la publicación y muy muy interesante tu contribución a la alimentación funcional!!

  4. Enhorabuena por tu trabajo de investigación y divulgación.

  5. Alf dijo:

    Muy buen artículo!!!
    Y sí, hay muy “buenos” comentarios en Meneame

    Un saludo

  6. Pablo OQF dijo:

    muy grande eres muy grande, como quimico y licenciado en CYTA, y friki a partes iguales casi lloro segun he leido tu post, me voy a leer todos los anteriores.

  7. Juana dijo:

    Enhorabuena por el post. Me has recordado mis orígenes como química 🙂

    Una pregunta: ¿la ciclodextrina modificada químicamente, no interacciona con Gandalf ni le produce ninguna modificación química?

    Enhorabuena por este gran trabajo!

    Saludos Juana.

  8. pepejavier dijo:

    Enhorabuena.
    Sólo veo un leve problema. Qué algún despistado/a lector/a, al leer el post, crea que una mañana feliz entraste en el laboratorio y como quien se toma un café. ¡zas!
    Si no lo dices tu, lo diré yo: Son muchas horas de trabajo, muchas. Diseñar las estrategias, elegir reactivos y sutratos, equivocarse, redefinir, volver a atacar… y no cejar en el empeño porque uno está convencido de que lo puede conseguir.
    Parece que ha sido sencillo. Te aseguro que algunos sabemos que no lo ha sido.

    Un abrazo

  9. perlita1 dijo:

    Me imagino lo complicado de todas estas investigaciones, pero el no sentirse derrotado ante los tropiezos, y tomarlos como un nuevo incentivo, es lo que ha hecho que en tan pocos años el mundo haya cambiado tanto…Tanto, que a veces nos cuesta mirar hacia atrás y comprobar que el avance ha sido vertiginoso. Yo agradezco muchísimo a los científicos divulgadores, que nos acercan a su mundo para que aprendamos a apreciar su sacrificio, en su justa medida.

    Felicitaciones por este post.

  10. La idea fue la siguiente: encapsulo al ácido linoleico en el interior de mis ciclodextrinas de forma que se establezca un equilibrio físico-químico entre el ácido graso existente en la cavidad interna de mi agente encapsulante y el que queda en el exterior. Así, la ciclodextrina actúa como una especie de reservorio que acumula monómeros sin que en el medio de reacción la concentración sobrepase la CMC y, por tanto, jamás este medio se pondrá turbio… ¿fácil no? Pues SÍ pero NO. ¿Cómo?

  11. Pingback: Tecnología de los alimentos | Annotary

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  13. Pingback: Sobre trufas y orcos.Mmmmm!!! | Milenio

  14. sebas dijo:

    Jamas exterminaras a los pueblos libres de la tierra media un saludo.
    Jose de parte de un alumno del colegio salzillo gracias por tu charla sobre las bebidas energéticas gracias a eso e descubierto este blogs.
    Pero yo soy un partidario del bien y de la comunidad del anillo así que espero que dejes de capturar y matar a la componentes de la comunidad.
    Pero me encanta tu blogs y te seguiré siguiendo tus siguientes entregas.
    A lo mejor gracias a ti me hago cientifico.

  15. Gracias Sebas. “A lo mejor gracias a ti me hago científico.”…Solamente por este comentario merece la pena el esfuerzo de muchos meses dando charlas en colegios e institutos. Si alguna vez te haces científico..búscame y me lo cuentas. Un abrazo.

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