José Manuel López Nicolás - Reacciones cotidianas

Las isomerasas son las responsables de catalizar las reacciones de isomerización, es decir, los cambios estructurales dentro de una misma molécula. Un ejemplo es la enzima glucosa-6-fosfato isomerasa presente en gran parte de los seres vivos y que cataliza el paso reversible de glucosa-6-fosfato a fructosa-6-fosfato.

Las ligasas, llamadas también sintetasas, son aquellas enzimas que catalizan la unión de dos moléculas a partir de la formación de enlaces covalentes acompañado por la hidrolisis del ATP. Uno de los grupos más importantes dentro de la clasificación de las ligasas son las ADN ligasas. La unión de las ADN ligasas está formada por dos cadenas de ADN que se forman usando un diéster fosfórico.

Para culminar su gran triunfo Thermococcus solamente tiene que introducir la ciclodextrina sintetizada en el interior de la célula y emplearla como fuente de carbono. Sin embargo, justo antes de que «se la coma» para obtener energía, llegan los seres humanos, conocedores del maravilloso valor industrial de esta molécula, e intervienen en el sistema mediante dos estrategias. Por un lado le robamos la ciclodextrina a Thermococcus y, por otro, ideamos mecanismos para producir aún más cantidad de esta sustancia. De esta forma el pobre Thermococcus se queda también sin comida por culpa del afán del hombre por apropiarse de su alimento.

Para incrementar la cantidad de estas, se emplean dos estrategias. La primera de ellas consiste en aislar aquellos microorganismos como Thermococcus que contengan la enzima responsable de formar la ciclodextrina (CGT-asa), purificarla y finalmente emplearla para degradar almidón de forma que se sintetice la ciclodextrina. La segunda estrategia se basa en el diseño, mediante ingeniería genética, de la CGT-asa sin necesidad de emplear los microorganismos como fuente para su fabricación.

Ahora llega la gran pregunta: ¿qué propiedades tienen esas ciclodextrinas para ser tan deseadas? Pues que son compuestos muy simples formados por diferentes moléculas de glucosa unidas por enlaces α-1-4-glucosídicos. El número de unidades de glucosa determina el nombre de cada ciclodextrina, que es designada por una letra griega: α-CD (6 unidades de glucosa), β-CD (7 unidades de glucosa), γ-CD (8 unidades de glucosa), etcétera. Además, las ciclodextrinas están sujetas a posibles adiciones, sustituciones o eliminaciones que den lugar a modificaciones en su estructura.

La peculiaridad de estas maravillosas moléculas es que, estructuralmente, tienen forma de anillo o tronco cónico con un interior altamente apolar y un exterior muy hidrofílico, lo que les otorga capacidad para encapsular una amplia variedad de moléculas orgánicas e inorgánicas, comúnmente denominadas moléculas huésped, dentro de su cavidad interna.

La encapsulación molecular

Los procesos de encapsulación fueron desarrollados por primera vez entre los años 1930 y 1940. La utilización de microcápsulas formadas por una cubierta externa que «atrapa» principios activos en su interior se suele emplear en una amplia gama de campos como la liberación controlada de sabores, colores, aromas, perfumes, fármacos y fertilizantes.

En la actualidad se emplean diferentes métodos de encapsulación dependiendo de las propiedades fisicoquímicas del agente encapsulante y la sustancia a encapsular, las aplicaciones para el material microencapsulado, el mecanismo de liberación deseado y el costo. Dentro de estos métodos de encapsulación destacan:

los procesos físicos (secado por aspersión, extrusión y recubrimiento por aspersión);

los procesos fisicoquímicos (coacervación simple o compleja y atrapamiento en liposomas o ciclodextrinas);

los procesos químicos (inclusión molecular y la polimerización interfacial).

Proceso de encapsulación molecular.

Las ciclodextrinas producidas por la arqueobacteria Thermococcus tienen otra particularidad. No son cápsulas cerradas, sino que presentan forma de «dónuts», por lo que las moléculas que quedan atrapadas en su interior son liberadas poco a poco al medio externo. Pues bien, ese fenómeno de liberación controlada o release está siendo aprovechado por diferentes sectores industriales. Entre ellos destacan el de la alimentación, donde las ciclodextrinas forman parte de alimentos funcionales, el de la medicina, en la que se emplean en el tratamiento de determinadas enfermedades, el de la farmacología, donde se usan en el diseño de nuevos fármacos, el de la industria textil, en la que se usan como blanqueadores de tejidos… y también en cosmética, uno de los sectores empresariales con mayor facturación anual.

Ciclodextrinas naturales.

¿Para qué usan las principales marcas cosméticas las ciclodextrinas? Como sabemos, uno de los grandes inconvenientes que tienen muchos perfumes es que los compuestos responsables del olor se volatilizan al poco tiempo de usarlos y la fragancia desaparece. Lo mismo ocurre con el sabor de los chicles. Pues bien, las empresas de belleza más importantes del mundo están empleando la encapsulación molecular para solventar este problema.

La primera compañía que empleó ciclodextrinas en la formulación de sus perfumes fue Shiseido, una de las marcas de cosmética líderes. La compañía japonesa decidió emplear estas moléculas, originadas en la lucha entre Thermococcus y Lactobacillus , para diseñar uno de sus perfumes. Mediante un innovador proceso, diferentes aromas fueron encapsulados en el interior de las ciclodextrinas. Al aplicar el perfume sobre la piel los aromas se liberaban poco a poco y de esta forma su intensidad perduraba, y todo gracias a la encapsulación molecular.

Pues bien, desde que Shiseido decidió incorporar las ciclodextrinas a la formulación de sus perfumes para realizar procesos de encapsulación, los departamentos de Investigación y Desarrollo de muchas empresas de cosméticos hacen lo propio a diario con aromas químicos como el linalool, el mentol, el geraniol y otras sustancias para asegurar que el olor de sus fragancias no se pierda rápidamente, y todo gracias a los estudios que descubrieron cómo Lactobacillus y Thermococcus luchaban por el almidón presente en los alimentos.

Hace unos años hizo fortuna una campaña publicitaria de un famoso desodorante que se presentaba bajo el eslogan de «No te abandona». Pues bien, ese compromiso, que durante mucho tiempo no tuvo más sentido que el publicitario, ya que en la composición del producto no existía ningún ingrediente que permitiese efectuar tal afirmación, ya está respaldado por la ciencia.

Tal y como se puede leer en los envases, una gran parte (que no todos) de los desodorantes de esa marca emplean un sistema que, según promete, se activa con cada movimiento, lo que permite que su efecto perdure más tiempo. ¿Y eso es posible? Sí.

Si observamos con detenimiento la lista de ingredientes de este tipo de desodorantes vemos que entre ellos aparece uno llamado maltodextrina, un polisacárido con capacidad encapsulante obtenido por la hidrólisis parcial, ácida y/o enzimática, del almidón de arroz, maíz o papa.

Desde el punto de vista químico, las maltodextrinas están formadas por unidades de D-glucosa unidas con enlaces alfa (1-4) y con un bajo número de enlaces alfa (1-6) en posición aleatoria, y se caracterizan por tener entre 2 y 20 equivalentes de dextrosa. A la vez poseen una gran solubilidad, una alta capacidad para unirse a moléculas huésped y, sobre todo, tienen un bajo costo comparadas con otros materiales encapsulantes.