La celulosa en las plantas
ResumenLa investigación actual sobre polímeros ha explorado diversas aplicaciones en la administración de fármacos y sus aplicaciones biomédicas relacionadas. Los polímeros naturales, especialmente los derivados de fuentes vegetales, han demostrado un creciente interés y atención en los sectores biomédico y farmacéutico. Debido a su relativa abundancia, bajo coste y perfiles biodegradables y ecológicos, los polisacáridos derivados de plantas son más preferidos que los polímeros sintéticos. El presente trabajo demuestra las aplicaciones de administración de fármacos de los polisacáridos de origen vegetal, especialmente en el sector de la nanotecnología. Las características sobresalientes de estos polisacáridos se atribuyen a sus propiedades físico-químicas únicas. Estos nanomateriales basados en polímeros vegetales se utilizan o investigan como retardadores de la liberación en sistemas de liberación sostenida o controlada de fármacos. Los nanomateriales de estos polisacáridos vegetales presentan un alto contenido en agua, funcionalidad, biocompatibilidad, tamaño ajustable desde submicrones hasta decenas de nanómetros, gran superficie para la bioconjugación multivalente y red interior para la incorporación de fármacos. Estas propiedades únicas presentan un gran potencial para la utilización de microgeles/nanogeles basados en polisacáridos en implantes biomédicos de tejidos, ingeniería, bionanotecnología y, en particular, en la administración de fármacos.Palabras clave
Polímeros en los animales
El apoplasto de las plantas contiene los cuatro polímeros hidrofóbicos, lignina, suberina, cutina y cután, que son cruciales para la resistencia al estrés, el control de la difusión de solutos y el fortalecimiento de la pared celular. Algunos de estos polímeros se utilizan ampliamente en la industria y en productos de la vida cotidiana, como todos los productos que contienen madera (lignina) y el corcho del vino (suberina). A pesar de la importancia de estos polímeros, varios aspectos de su formación siguen siendo desconocidos. Esta mini revisión destaca los cuellos de botella técnicos en la investigación actual y resume los conocimientos recientes sobre el transporte transmembrana del precursor, un paso esencial en la formación del polímero. También se discute brevemente cómo se pueden cerrar algunas de las brechas de conocimiento restantes y cómo una mejor comprensión de estos biopolímeros beneficiará a otros campos de investigación.
La lignina protege a las plantas del estrés ambiental y les permite construir un sofisticado sistema de transporte de solutos que soporta potenciales hídricos altamente negativos y les proporciona resistencia estructural (Liu et al., 2018; Figura 1). Se compone de complejos alcoholes hidroxicinámicos enlazados con éter y C-C (es decir, monolignoles que forman las correspondientes unidades H, G y S en la lignina; Kumar et al., 2016; Figura 1). Además, los monolignoles glucosilados (por ejemplo, la coniferina) pueden servir como intermediarios para la polimerización de la lignina en algunas plantas, especialmente en las gimnospermas (Ibrahim, 1977). Recientemente se han confirmado otras unidades de construcción de la lignina, como el éster monolignol-ferulado (Karlen et al., 2016) y la flavona tricina (del Río et al., 2012) (Figura 1).
Diario de polímeros
En las plantas, la pared celular actúa como un esqueleto, proporcionando soporte y estabilidad, y también como un músculo, pasando el agua desde el suelo hasta las hojas y ramas más altas. La estructura responsable del transporte de agua es la pared celular secundaria, compuesta por el xilema, que el profesor del NAIST Taku Demura ha estado estudiando.
La pared celular secundaria está compuesta por tres tipos de polímeros: celulosa, hemicelulosa y lignina. En un nuevo estudio publicado en Plant Cell, el laboratorio de Demura descubrió que estos tres polímeros en los mutantes de las células del xilema contribuyen a la formación de la pared celular secundaria de forma independiente, desafiando el modelo contemporáneo de crecimiento de las plantas.
Las interacciones entre la celulosa y la hemicelulosa son fundamentales para dar a las paredes celulares su fuerza y elasticidad para empujar el agua hacia arriba. La interacción con la lignina añade la hidrofobicidad que da una carga eléctrica al empuje. Los estudios realizados a principios de la década de 1980 convencieron a los científicos de que la formación de la pared celular secundaria se produce en eventos consecutivos, comenzando con la síntesis de celulosa en la superficie de la célula, seguida de la deposición de hemicelulosa que se une a la celulosa, y finalmente la migración y polimerización de la lignina.
Polímeros para dummies
Cada forma de microplástico puede estar representada por diferentes tipos de polímeros, ya que los fabricantes buscan producir plásticos con propiedades específicas (por ejemplo, flexibilidad, rugosidad, resistencia y durabilidad) (Espí et al., 2006). Sin embargo, estos tipos de polímeros están compuestos por diferentes monómeros, que pueden ser potencialmente peligrosos para el medio ambiente (Lithner et al., 2011). Por ejemplo, el poliuretano (PU), un polímero utilizado para producir espumas flexibles, está compuesto por monómeros altamente tóxicos para los seres humanos (Lithner et al., 2011) y potencialmente para la biota del suelo, ya que se producen millones de toneladas de este plástico al año, lo que puede aumentar su concentración en el suelo.
Como los microplásticos podrían afectar al estado hídrico del suelo (de Souza Machado et al., 2019), seleccionamos D. carota (zanahoria silvestre) como fitómetro. Esta es una herbácea bienal típica de los ecosistemas de tierras secas (Agencia Federal para la Conservación de la Naturaleza, 2019) que exhibe claras respuestas a la disponibilidad de agua (Lozano et al., 2019). Las semillas de esta especie vegetal se obtuvieron de un proveedor comercial de la región (Rieger-Hofmann GmbH, Blaufelden, Alemania).