Resumen

La tensión que prevalece entre el Estado y las universidades públicas por interferir en su gobierno y control presupuestario no es un asunto nuevo. Este artículo versa sobre la autonomía universitaria como una característica frágil, cuyo significado se encuentra en proceso de reconstrucción, a consecuencia de la intervención de los gobernantes en turno. Resalto la necesidad de una genuina autonomía de gobierno y financiera, que les permita a las universidades desarrollar sus tres funciones sustantivas: docencia, investigación y extensión al desarrollo de la comunidad, pues son elementos clave en el desarrollo de los países y de los Objetivos para el Desarrollo Sostenible.
Palabras clave: autonomía, financiamiento, universidad, reforma universitaria.

University in crisis: The Mirage of University Autonomy

Abstract

The tension that prevails between the State and public universities for interfering with their government and budget is not a new issue. This article deals with university autonomy as a fragile characteristic, which meaning is in a process of reconstruction because of the intervention of the rulers in turn. I highlight the need for a genuine government and financial autonomy that allows universities to develop their three substantive functions: teaching, research, and extension to community development, as key elements in the development of countries and the Objectives for Sustainable Development.
Keywords: autonomy, financing, university, university reform.

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Las intenciones de injerencia del gobierno en el quehacer de las universidades públicas es una tensión aún vigente. Desde el siglo xix, el Estado ha interferido en las decisiones universitarias para elegir sus dirigentes, formas de estructuración y los cursos de formación que debían ofertar, situación que vulnera y hace ver muy frágil su autonomía universitaria.

El impacto de intenciones de control no afecta sólo en los órganos de gobierno universitario para inferir en las decisiones de elección de sus dirigentes, sino también en la disminución del crecimiento de la matrícula y el estancamiento del desarrollo de la ciencia. Esta tensión también se ve reflejada en su capacidad para llevar a cabo proyectos de extensión con impacto social y desarrollo de la comunidad donde se ubican, debido a que el altruismo es una característica que distingue a las universidades públicas.

Es preciso dimensionar el problema que aquí se plantea, puesto que no atañe a todo un sistema de educación superior debido a la gran heterogeneidad de instituciones que aquí se ubican, y a que muchas de ellas son engendros de las políticas dirigidas a la masificación de la matrícula, promovidas a finales de los ochenta en México y fuertemente influenciadas por organismos supranacionales (Erazo Coral, 2018), que actúan bajo un paradigma de mercado del conocimiento (Vaccarezza, 2004).

Esa situación también ha afectado en lo individual al profesorado que práctica la docencia y la investigación. En este sentido, se versa alrededor de las universidades públicas, las cuales representan a instituciones con historias y que son también reconocidas por su contribución al desarrollo de las sociedades. Otra característica distintiva está relacionada con el modelo educativo, el cual contempla la formación inter y transdisciplinaria, poniendo énfasis en la formación para la humanidad con sentido de apego a un desarrollo sustentable y sostenible; en cambio, otras instituciones sólo actúan centradas en la formación disciplinar.

La autonomía que hoy disfrutan las universidades públicas latinoamericanas es resultado de un proceso en el tiempo. En el siglo xix, durante el imperialismo de Napoleón, las universidades fueron reformadas y se pusieron al servicio del Estado, quien tomaba decisiones sobre sus dirigentes, la elección del profesorado y los contenidos que debería enseñarse. Se consideró que fue una universidad al servicio del emperador y no al servicio de la sociedad (Arredondo, 2011). Situación similar sucedió en Francia con las reformas realizadas a la Universidad de París.

En lo que respecta a Latinoamérica, en 1918 en Argentina se inicia un movimiento promovido principalmente por un grupo de estudiantes universitarios, quienes protestaron no sólo por la forma en que el Estado interfiere directamente en las decisiones internas de gobierno y de la academia en la Universidad de Córdoba, sino también, al otorgar preferencia de ingreso a grupos de la élite y por su poca intervención al desarrollo comunitario en las localidades (Erazo Coral, 2022).

Hoy en día, a pesar de que las universidades públicas son autónomas, esta tensión persiste. Un ejemplo es el caso de la Universidad Autónoma de Nayarit, cuando a inicios de 2020 el gobernador envió una propuesta de reforma a su Ley Orgánica, con lo que afectó directamente su autogobierno (Acosta, 2022). Otro caso reciente se suscitó a finales de 2021, en Jalisco, cuando el ejecutivo estatal decide de manera unilateral recortar un recurso etiquetado para la Universidad de Guadalajara, que afecta la continuidad en la construcción del Museo de Ciencias Ambientales. En ambos casos, las decisiones se toman de forma unilateral, sin buscar un consenso con las comunidades universitarias que conforman el principal órgano de gobierno.

Otras formas de intervención más sutiles, pero igual de perversas por parte del Estado, son la implementación de un sistema de evaluación de la calidad educativa, el cual, para algunos investigadores, corresponde a una suma de indicadores cuantitativos que se centran en la evaluación de la eficiencia de sus procesos y las formas en que se aplica el presupuesto asignado. Esta situación también impacta a la gestión administrativa de las universidades, al conducirlas a destinar un mayor número de recursos humanos para estas actividades relacionadas con la rendición de cuentas —universidades de papel— distrayéndose del ejercicio de sus funciones sustantivas.

Además de la repercusión en la matrícula y docencia, estas intervenciones “sutiles” afectan el desarrollo de la ciencia y las actividades de extensión universitaria, pilares logrados y conferidos honrosamente por las universidades, que corresponden a características que delinean también su autonomía al decidir a cuáles áreas científicas corresponde desarrollar. No obstante, nuevamente se vulnera esta autonomía con mecanismos de control impuestos directamente por instituciones como el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (conacyt), que constriñen la competencia y regateo presupuestal, lo que propicia un ambiente de mercado del conocimiento.

Sumado a esos controles, en un futuro próximo, la federación estaría dando seguimiento a la propuesta de una nueva Ley General de Educación Superior, de la cual ya podríamos estar prediciendo cuáles serían sus impactos en medio de esta tensión. Cabe resaltar que, a finales de los ochenta, se comenzó a gestionar una serie de reformas en varias universidades públicas del país, como una estrategia al contexto económico y político, lo que en ese entonces se consideró como la última reforma significativa en varias universidades públicas del país.

La autonomía, dignamente ganada por las universidades públicas, después de la reforma de Córdoba en 1918 en Argentina —extensión y servicio a la comunidad—, además de la influencia que ha tenido el modelo norteamericano —flexibilidad en los estudios y sistema de créditos—, y humboldtiano —docencia-investigación— podría continuar en tensión debido a los vaivenes políticos y de los gobernantes en turno. La cuestión aquí es defender el principio de derecho a una educación superior de calidad con impacto social, y para ello, la educación como un bien público obliga a que el Estado provea del financiamiento requerido. La autonomía universitaria no es un privilegio, sino una condición necesaria para el desarrollo del país (Marsiske, 2004). Una universidad genuinamente autónoma es capaz de garantizar eficiencia y eficacia organizativa que denoten un mayor impacto social (Gómez, 2022).

La autonomía que aquí se apela no se limita sólo a la administración de los salarios y del gasto corriente, sino también a asegurar su capacidad de investigación y extensión al servicio social en la comunidad donde se ubican, condición necesaria para el cumplimiento de la Agenda 2030 y los Objetivos para el Desarrollo Sostenible.

Asimismo, la búsqueda de una legítima autonomía universitaria representará una lucha en tiempos venideros, pues para alcanzarla se requieren mínimo dos condiciones: primera, la instauración de un presupuesto integral que no esté sujeto a los vaivenes políticos y de los gobiernos en turno; segunda, que las universidades apuesten a estructuras más flexibles, promoviendo la innovación como línea base en su gestión académica-administrativa, que permita diversificar su financiamiento hasta lograr la madurez necesaria para su sostenibilidad.

Referencias

• Acosta Silva, A. (2022). Autonomía universitaria, gobierno institucional y gobernanza interpretativa en México. Perfiles Latinoamericanos, 30(59). https://doi.org/10.18504/pl3059-016-2022.
• Arredondo, D. M. (2011). Los modelos clásicos de la universidad pública. Revista Electrónica De Pedagogía, 16. https://cutt.ly/1COA4OL.
• Erazo Coral, M. E. (2018). Nuevos sentidos de la reforma de Córdoba: El caso de la Universidad de Nariño. Revista Historia de la Educación Latinoamericana, 20(30), 67-83. https://doi.org/10.19053/01227238.7910.
• Marsiske Schulte, R. (2004). Historia de la autonomía universitaria en América Latina. Perfiles Educativos, 26(105-106), 160-167. https://cutt.ly/hCOSfgF.
• Rodríguez, V. G. (2022). La autonomía universitaria al debate. Identidad Bolivariana, 6(1), 1-6. https://doi.org/10.37611/IB6ol11-6.
• Vaccarezza, L. S. (2006). Autonomía universitaria, reformas y transformación social. En C. García Guadilla y V. Sguissardi (Eds.), Universidad e Investigación Científica. Consejo Latinoamericano de Ciencias Sociales.

Recepción: 28/02/2021. Aprobación: 02/08/2022.

Resumen

Durante esta pandemia de covid-19, nos hemos llenado de información sobre virus y vacunas; sin embargo, hay que ser cuidadosos con lo que escuchamos, pues la información se puede malinterpretar, podemos dudar si es fidedigna, o incluso podemos transmitirla de forma errónea. Por ello, en las siguientes líneas te contaremos un poco de la historia de la vacunación, el proceso del desarrollo de las vacunas, además de algunos conceptos de interés como los adyuvantes y las reacciones adversas. Por último, revisaremos brevemente las vacunas contra sars-CoV-2 y su importancia.
Palabras clave: covid-19, vacunación, adyuvantes, sars-CoV-2, respuesta inmune.

Vaccination against SARS-CoV-2: History, myths and facts

Abstract

During this covid-19 pandemic, we have been flooded with information about viruses and vaccines; however, we must be careful with what we listen to, because the information can be misinterpreted, we can doubt if it is reliable, or we can even transmit it in the wrong way. For this reason, in the following lines we will tell you a little about the history of vaccination, the process of developing vaccines, as well as some concepts of interest such as adjuvants and adverse reactions. Lastly, we will briefly review sars-CoV-2 vaccines and their importance.
Keywords: covid-19, vaccination, adjuvants, sars-CoV-2, immune response.

Introducción

Las vacunas son uno de los descubrimientos más importantes en el área médica, pues representan una estrategia costo-efectiva capaz de salvar millones de vidas. Por medio de la vacunación se ha logrado que enfermedades con alta mortalidad hayan sido erradicadas (por ejemplo, la viruela); asimismo, ha hecho que se reduzca la mortalidad de otras bastante graves (por ejemplo, sarampión, polio, varicela, rotavirus, entre otras).

Se considera a Edward Jenner, como el primer médico que utilizó material proveniente de personas expuestas al virus de la viruela bovina y lo puso en contacto con individuos sanos. El objetivo era el de generar una inmunidad cruzada, es decir, que el contacto previo con el virus de la viruela bovina protegiera contra el de la viruela humana.

Pese a que Jenner es considerado como el padre de las vacunas, hay reportes de que esta práctica ya existía en China, India y Turquía. Se dice que las personas utilizaban las costras provenientes de individuos expuestos al virus de la viruela humana, lo ponían en un recipiente, lo maceraban hasta formar un polvo fino, y este polvo lo ponían en contacto con las fosas nasales y lesiones en la piel de individuos sanos. Aunque a que no hay reportes científicos de que esto fuera muy efectivo, hoy en día se piensa que el éxito de este experimento radicaba en seleccionar el tipo de lesiones: las recientes generaban resultados pobres, mientras que las lesiones más antiguas generaban mejores resultados al inocular (o sea, al ser introducidas más profundo en el cuerpo humano de personas sanas).

En 1796 Jenner escuchó una teoría proveniente de una población rural de Inglaterra: que las mujeres que ordeñaban vacas (y que habían estado en contacto con el virus de la viruela bovina), no contraían al virus de la viruela humana. Así, el oficio de ordeñar vacas, representaba un oficio seguro, que generaba protección y evitaba la desfiguración física de quien lo practicaba. En este sentido, a Jenner se le debe el haber corroborado dicha teoría. Finalmente, la idea de tomar una versión débil de un virus (virus atenuado) y pasarlo a una persona sana con el fin de que se creara una respuesta inmune a este fue correcta (Conti et al., 2021).

Desarrollo

El desarrollo de las vacunas es un proceso largo y complejo. Existen instancias que vigilan que este proceso sea seguro para las personas. La administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos (fda, por sus siglas en Ingles) se encarga tanto de la aprobación de antivirales, como de vacunas (en el caso específico de agentes virales). No creas que las vacunas llegan a ser comercializadas o administradas sin haber pasado varias fases rigurosas; normalmente pasan años para que puedas tener acceso a una vacuna. Primero, la compañía que desea desarrollarla debe describir, especificar sus componentes y contar con controles de calidad. Los ratones son los animales que, por excelencia, se utilizan como modelo en estas investigaciones (fase preclínica), pues poseen una diversidad genética muy similar a la nuestra.

La regla de oro de las fases clínicas es que la seguridad es más importante que la eficacia, por lo que si la seguridad está en duda (graves efectos adversos), los ensayos clínicos pueden detenerse y cancelarse de manera definitiva. Las fases por las que pasan las vacunas son las siguientes se pueden observar en la figura 1.

Figura 1. Fases para desarrollar una vacuna. Basada en Organización Panamericana de la Salud (2020).

Podrás preguntarte, si algunas etapas del proceso pueden durar y han durado hasta años en llevarse a cabo y todo este proceso tiene una duración promedio de entre 10 y 15 años, ¿por qué pudimos vacunarnos contra sars-CoV-2 (causante de covid-19) en tan poco tiempo?

covid-19 constituye la pandemia más reciente que ha afectado a la humanidad. En casi todas las enfermedades de origen viral se ha desarrollado primeramente los fármacos antivirales,1 y posteriormente las vacunas. Sin embargo, en esta ocasión se buscó prevenir la infección y se apostó al área de diseño y desarrollo de vacunas.

Se logró la autorización condicional de las vacunas (uso de emergencia), durante esta pandemia. Es importante mencionar que todas las fases (de la i-iii) que se mencionaron anteriormente fueron llevadas a cabo en un tiempo corto, en vez de años; es decir se realizaron de manera acelerada en el transcurso de meses (World Health Organization, 2020). Debido a que existió un apoyo increíble por parte de las farmacéuticas y una inyección monetaria significativa, el tiempo de investigación se acortó. Además, ya se tenía como antecedente los estudios con el virus sars-CoV-1, de 2003, y se utilizaron herramientas de biología molecular ya desarrolladas (por ejemplo, clonación, síntesis de nucleótidos, diseño de vacunas basadas en adenovirus, modificación de arnm,2 secuenciación de genomas, etcétera).

Mecanismos de respuesta inmunológica

Es muy interesante el conocer cómo reacciona nuestro cuerpo ante una vacuna. Tras ser expuesto a la primera dosis de la vacuna contra sars-CoV-2, el cuerpo generará una respuesta inmune innata (es decir tu propio cuerpo te defenderá) del antígeno (parte o región del virus que se utilizará como inductor de la respuesta inmunológica). En esta respuesta inmune innata, hay una respuesta en la que tus células te defenderán aún sin conocer la infección y, además, tras conocerla tu cuerpo generará una memoria inmunitaria, que hará a tu sistema más fuerte y listo para defenderte (ver video 1).

Video 1. Respuesta inmune innata (Nutrimente, 2020).

Posteriormente, comienza la producción de anticuerpos contra el antígeno (respuesta inmune adaptativa o humoral). Estos anticuerpos se conformarán en la primera semana de la administración de la vacuna, y serán capaces de reconocer al antígeno o virus suministrado en la vacuna, y también generarán protección futura (memoria). Así, la respuesta inmunológica estará lista para defenderte al estar en contacto con el virus, todo esto gracias al haber conocido al antígeno de manera previa.

Como habrás escuchado, algunas vacunas requieren refuerzos o segundas dosis. Esto es porque una vez que el sistema inmune ya conoce al virus (mediante la primera dosis, con la segunda se generará una respuesta de anticuerpos que será más rápida (1 o 2 días) y fuerte que durante la administración de la primera dosis. De esta manera se reforzará, de ahí su nombre, la memoria inmune y cuando sea el momento éste estará listo para atacar una posible infección (Bennett et al., 2015).

Tipos de vacunas y los famosos adyuvantes

Tal vez en los últimos años hayas escuchado también el término adyuvante e incluso hasta conoces que algunas personas que poseen algún tipo de alergia no deberían vacunarse con cierto tipo de vacunas. La palabra adyuvante puede generar confusión, por lo que explicaremos el cómo está conformada una vacuna.

A grosso modo, los tipos de vacunas que existen se dividen de la siguiente forma: 1) con virus activos o atenuados, 2) virus inactivos y 3) vacunas que contienen un elemento que produce el virus. El primer tipo en resumen consta de una versión débil del virus. La debilitación del virus se consigue mediante el crecimiento viral en condiciones diferentes a las fisiológicas, ya sea aumentando o disminuyendo temperatura o pasaje viral en líneas celulares procedentes de otra especie animal. Este tipo de vacunas produce una inmunidad que dura por décadas y en general sólo requieren una dosis. Aunque este tipo de vacunas posee muchas ventajas, también podrían generar efectos adversos, pero en menor proporción.

El segundo tipo de vacunas, el que contiene virus inactivos, se logran al tratar al virus con compuestos químicos, que lo inactivan, por lo que ya no puede unirse a las células, ni mucho llevar a cabo su ciclo de replicación. No obstante, su estructura es capaz de ser identificada por el sistema inmune.

El tercer tipo lleva partes del virus que pueden ser sintetizadas en laboratorios (un antígeno que reconocerá el sistema inmune). Este tipo requiere casi siempre de un adyuvante o una sustancia que se agrega a la vacuna con el fin de producir una respuesta inflamatoria local y más adelante una respuesta inmune más poderosa. Uno de los adyuvantes más utilizados son el aluminio (Dotan et al., 2021). La desventaja es que generan una memoria corta, por lo que se requieren de refuerzos.

Para fines prácticos, no sólo recibes el antígeno más un adyuvante, la vacuna contiene los siguientes componentes:

• Un ingrediente activo. Un virus inactivo completo o una pequeña parte del virus, en general una proteína de la superficie viral. No es capaz de dañarte y no produce la enfermedad.
• Un adyuvante. Que produce una respuesta inflamatoria local y una respuesta inmune más poderosa.
• Preservativos y estabilizadores, Mantienen con buena calidad la vacuna y la protegen de la contaminación (por ejemplo, el sorbitol).
• Agua, el principal ingrediente de la vacuna.
• Algunos ejemplos de tipos de vacunas se encuentran en la tabla 1.

Tabla 1. Tipos de vacunas y ejemplos.

Vacunas contra SARS-CoV-2

La pandemia provocada por el coronavirus sars-CoV-2 (causante de covid-19) ha cambiado nuestras vidas. La experiencia previa indica que el tiempo que debe transcurrir entre el diseño, ensayos, aprobación y el uso en la población en general de una vacuna es de entre 10 y 15 años; sin embargo, en el caso concreto de la vacuna contra sars-CoV-2, sólo transcurrieron entre 8-10 meses.

Su diseño se basó en una región del coronavirus llamada la glicoproteína S (proteína de superficie viral, que interactúa con el receptor celular llamado ace2). Hay que mencionar que otras proteínas virales de sars-CoV-2 son también antigénicas y pueden ser utilizadas para el desarrollo de vacunas (Ravichandran et al., 2020).

Existe controversia respecto a la eficacia entre las vacunas disponibles contra sars-CoV-2, lo cual nos puede hacer dudar respecto a recibir una determinada vacuna o desear el solicitar otra. ¿Qué se debería hacer?

La respuesta simple, que uno debe de aplicarse la vacuna que esté disponible en su localidad para su grupo de edad, es válida cuando estamos pensando en individuos sanos, es decir que no posean alguna comorbilidad (entre los que destacan: trastornos de coagulación, algún tipo de inmunodeficiencia, autoinmunidad y trastornos alérgicos severos). En estos casos concretos, la selección de la vacuna deberá de ser más cuidadosa, siempre solicitar el consejo proveniente de un experto en el campo de la salud.

Si bien algunas vacunas tienen una mayor eficacia (ver tabla 2), todas logran protegerte en más de 90% contra la enfermedad grave (Marcellino et al., 2021). Hay que recordar que no es lo mismo el sentir un dolor de cabeza leve y un poco de cansancio después de vacunarte, que el requerir estar hospitalizado con respirador mecánico y oxígeno por haber contraído la infección por sars-CoV-2, por no haber sido vacunado. La realidad hoy en día es que la mayoría de pacientes que han sido hospitalizados no fueron vacunados.

Tabla 2. Características relevantes de las vacunas utilizadas contra SARS-Cov2.

Como en todo, hay casos excepcionales, los de personas que se vacunaron oportunamente, que recibieron refuerzos y que aun así fueron hospitalizados; sin embargo, este número es muy bajo. De igual manera, se han descrito algunos efectos adversos después de aplicarse ciertas marcas de vacunas contra sars-CoV-2, pero en la gran mayoría estos efectos adversos son leves (dolor en la zona de vacunación, dolor de cabeza y cansancio), con una buena respuesta con el tratamiento sintomático. Aquellos casos más severos (tromboembolias e inflamación de órganos) han ocurrido en un porcentaje mínimo de la población vacunada, y estos efectos adversos se han reportado en ciertos sujetos con enfermedades subyacentes o con predisposición genética (Banerji et al., 2021).

Como se mencionó anteriormente, existen varias estrategias para el diseño de las vacunas, las más comunes son las siguientes:

1. 1. De arnm. Fueron desarrolladas por Pfizer/BioNTech y Moderna. Utilizan un arn mensajero (generado in vitro) que codifica al gen S de sars-CoV-2, con el objetivo de que el arnm sea leído y únicamente la glicoproteína S sea traducida. La glicoproteína S servirá como antígeno.
2. 2. Basadas en vectores virales. Fueron desarrolladas por Astra-Zeneca, Johnson Johnson, CanSino y Sputnik. Utilizan vectores adenovirales (virus modificado que se utiliza para introducir material genético) que están modificados genéticamente con la secuencia del gen S de sars-CoV-2. El vector más el inserto son capaces de crear una respuesta inmunológica.
3. 3. Basadas en virus inactivo. Fue desarrollada por SINOVAC. El virus sars-CoV-2 fue crecido en células Vero y posteriormente fue inactivado.
4. 4. De subunidad proteica. Desarrolladas por NOVAVAX. Esta vacuna emplea a la proteína S del coronavirus sars-CoV-2, que son antigénicas (Marcelino et al., 2021).

Si lo notaste, en el diseño de las vacunas contra sars-CoV-2 NO se utilizaron virus atenuados. Aunque estas vacunas poseen la ventaja de proporcionar una inmunidad muy duradera con una sola dosis, seguramente su riesgo superaba al beneficio. Por tanto, se han abordado otras estrategias.

Si bien la vacunación es segura para la mayoría de las personas sanas, quienes deben de consultar a un médico antes de recibir una determinada vacuna, son los pacientes que poseen alguna inmunodeficiencia (con problemas para generar una respuesta inmunológica), pacientes con enfermedades reumatológicas (pacientes con autoinmunidad), pacientes bajo tratamiento inmunosupresor, pacientes que tengan antecedentes de reacciones severas a algún componente de la vacuna, y personas con trastornos en la coagulación (Izda et al., 2021). Las características más relevantes de las vacunas utilizadas contra sars-CoV-2 se muestran en la tabla 2.

¿Refuerzos?

Como se trata de un virus nuevo, los esquemas de refuerzo están en constante cambio. Mantente informado y pregunta a tu médico si tienes duda si debes acudir a recibir un refuerzo.

Conclusión

Las vacunas contra sars-CoV-2 constituyen nuestras mejores armas para disminuir el número de contagios, de casos de individuos con enfermedad grave, de personas hospitalizados, de individuos con covid largo y que presentarán secuelas, y el número de muertes. Hay muchas dudas de cuál es la vacuna más adecuada para cada uno de nosotros. En las personas jóvenes y sanas, será aquella que esté disponible en nuestra localidad. Esta vacuna nos protegerá de la enfermedad grave con una probabilidad mínima de tener efectos adversos graves.

En el caso de las personas que posean comorbilidades, será necesario identificar las vacunas que se ofrecen y solicitar asesoría a un profesional de la salud, para seleccionar la mejor en su determinado caso.

Invitamos a las personas que aún no han recibido la vacuna contra sars-CoV-2 a que acudan a vacunarse, ya que es nuestra mejor arma para disminuir el número de contagios y muertes en esta pandemia.

Sitios de interés

• Diferentes tipos de vacunas.
• Vacunación covid.
• Vacunas covid-19 autorizadas en México.

Referencias

• Conti, A. A. (2021). Vaccination through time: from the first smallpox vaccine to current vaccination campaigns against the covid-19 pandemic. Acta Biomed, 92(S6), e2021453. https://doi.org/10.23750/abm.v92iS6.12211.
• Guimarães, L. E., Baker, B., Perricone, C., y Shoenfeld, Y. (2015). Vaccines, adjuvants and autoimmunity. Pharmacol Res, 100, 190-209. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2015.08.003.
• U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration. Center for Biologics Evaluation and Research. (1999). Guidance for industry: content and format of chemistry, manufacturing and controls information and establishment description information for a vaccine or related product. https://cutt.ly/gX5erxH.
• World Health Organization. (2020, 22 de diciembre). mrna vaccines against covid-19: Pfizer-BioNTech covid-19 vaccine BNT162b2: prepared by the Strategic Advisory Group of Experts (sage) on immunization working group on covid-19 vaccines. https://apps.who.int/iris/handle/10665/338096.
• Bennett, J. E., Dolin, R., y Blaser, M. J. (2015). Mandell, Douglas, and Bennett’s principles and practice of infectious diseases. Elsevier; Saunders.
• Dotan, A., Muller, S., Kanduc, D., David, P., Halpert, G., y Shoenfeld, Y. (2021). The sars-CoV-2 as an instrumental trigger of autoimmunity. Autoimmun Rev, 20(4),102792. https://doi.org/10.1016/j.autrev.2021.102792.
• Organización Panamericana de la Salud. (2020, 7 de mayo). covid-19. Fases de desarrollo de una vacuna. https://cutt.ly/NCoLisL.
• Ravichandran, S., Coyle, E., Klenow, L., Tang, J., Grubbs, G., Liu, S., Wang, T., Golding, H., y Khurana, S. (2020). Antibody signature induced by sars-CoV-2 spike protein immunogens in rabbits. Sci Transl Med, 12(550), eabc3539. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abc3539.
• Marcellino, M. T., Di Timoteo, F., De Angelis, M., Oliva, A. (2021). Overview of the Main Anti- sars-CoV-2 Vaccines: Mechanism of Action, Efficacy and Safety. Infect Drug Resist, (14), 3459-3476. https://doi.org/10.2147/IDR.S315727.
• Nutrimente. (2020, 8 de abril). Los componentes HUMORAL y CELULAR de la RESPUESTA INMUNE innata [Video]. YouTube. https://youtu.be/_G7lM3NXOSE.
• Banerji, A., Wickner, P. G., Saff, R., Stone, C. A. Jr, Robinson, L. B., Long, A. A., Wolfson, A.R., Williams, P., Khan, D. A., Phillips, E., y Blumenthal, K. G. (2021). mrna Vaccines to Prevent covid-19 Disease and Reported Allergic Reactions: Current Evidence and Suggested Approach. J Allergy Clin Immunol Pract, 9(4),1423-1437. https://doi.org/10.1016/j.jaip.2020.12.047.
• Izda, V., Jeffries, M. A., y Sawalha, A. H. (2022, enero). covid-19: A review of therapeutic strategies and vaccine candidates. Clin Immunol, 222,108634. https://doi.org/10.1016/j.clim.2020.108634.

Recepción: 30/11/2021. Aprobación: 28/07/2022.

Resumen

En las últimas décadas, el consumo de fructosa en México se ha incrementado dramáticamente. Este azúcar se utiliza como endulzante en refrescos, jugos embotellados, cereales, panadería, lácteos y caramelos. Su consumo diario está asociado con el desarrollo de síndrome metabólico, diabetes, obesidad y con efectos dañinos en el cerebro, que alteran el apetito, el ciclo sueño-vigilia, la neurogénesis, el aprendizaje y la memoria. El objetivo de este artículo es describir la gran variedad de efectos nocivos para la salud generados por el consumo excesivo de fructosa.
Palabras clave: fructosa, síndrome metabólico, cerebro, aprendizaje, memoria.

Fructose, that sweet enemy

Abstract

In the last decades, fructose consumption in Mexico has increased dramatically. This sugar is used as a sweetener in soft drinks, bottled juices, cereals, bakery, dairy and candies. Its daily consumption is associated with the development of metabolic syndrome, diabetes, obesity and with harmful effects on the brain that modify appetite, the sleep-wake cycle, neurogenesis, learning and memory. The aim of this article is to describe the wide variety of harmful effects on health generated by the excessive consumption of fructose.
Keywords: fructose, metabolic syndrome, brain, learning, memory.

Introducción

La fructosa, también llamada “azúcar de la fruta”, fue descubierta en 1847 por el químico francés Augustin-Pierre Dubrunfaut. Posteriormente, entre 1884 y 1894, el químico alemán Emil Fischer realizó varios ensayos para poder sintetizar fructosa de manera artificial. Gracias a sus estudios se pudo conocer la estructura química de diversos azúcares, también llamados monosacáridos. Por todas estas investigaciones, en 1902, Fischer fue galardonado con el Premio Nobel de Química (American Chemical Society [acs], 2017).

A lo largo de la vida cotidiana, el ser humano ingiere la fructosa que se encuentra de manera natural en frutas. En general, suponemos que las frutas son saludables debido a su alto contenido de vitaminas, minerales y fibra. Sin embargo, se ha cuantificado que en algunas frutas las cantidades de fructosa son significativamente altas. Por ejemplo, por cada 100 gramos de frutos secos como pasas o higos se pueden encontrar hasta 37 y 25 gramos de fructosa, respectivamente (Johnson et al., 2003).

Existen otras fuentes importantes de fructosa en nuestra dieta, como el azúcar de mesa y el jarabe de maíz de alta fructosa (jmaf). Éste es un endulzante constituido por una mezcla de fructosa-glucosa en proporciones 55-45%, y obtenido a partir de reacciones químicas que transforman la mayor parte de la glucosa del maíz en fructosa. Aunque el proceso de producción del jmaf fue descrito por primera vez en 1957, no fue sino hasta la década de los setenta que la industria alimenticia comenzó a sustituir el azúcar de caña por este endulzante. Así, desde 1980 el jmaf se estableció como uno de los principales ingredientes en la industria de refrescos, alimentos procesados, cereales y panadería, lácteos y dulcería (Khorshidian et al., 2021).

En la actualidad, una de las fuentes más importantes de ingesta de fructosa en la población son los refrescos. A finales de los años noventa, Estados Unidos ocupó el primer lugar mundial en el consumo anual per cápita de estas bebidas; sin embargo, la tendencia en ese país se ha ido paulatinamente a la baja. Los últimos reportes indican que México ocupa el primer lugar como consumidor de refrescos en el mundo, con un promedio de 163 litros por persona al año (Delgado, 2019).

Algunos estudios nutricionales han demostrado que los refrescos pueden contener aproximadamente 110 gramos de azúcares por litro, de los cuales 55% corresponde a fructosa (Ando et al., 2023). Entonces, si una persona bebe un litro de refresco diariamente, podría estar ingiriendo alrededor de 60 gramos de fructosa. Este alarmante dato está, además, subestimado, porque únicamente toma en cuenta la fructosa contenida en refrescos y omite aquella que se encuentra en cereales, pastelillos, caramelos y otros alimentos procesados (ver figura 1). De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (oms), una reducción en el consumo diario de azúcares (25 gramos por día) podría proporcionar beneficios adicionales para la salud como una reduccion de los factores de riesgo de enfermedades cardiovasculares (oms, 2020). Así, en este artículo se describirá la gran variedad de efectos nocivos para la salud relacionados con el consumo de fructosa, con el fin de concientizar a la población para evitar o reducir al máximo su ingesta en la dieta diaria.

Figura 1. Estructura química de la fructosa. Bebidas y alimentos procesados frecuentemente consumidos en México contienen altas concentraciones de fructosa.
Crédito: elaboración propia con Google Drawings.

Fructosa y síndrome metabólico

Después de que la fructosa es ingerida, pasa al intestino delgado, donde se absorbe a través de proteínas especializadas en transportar azúcares. Estas proteínas se encargan de transportarla desde el intestino hasta la sangre. Cuando la cantidad de fructosa es alta, el intestino se satura y detiene su absorción. Entonces la fructosa acumulada puede servir como sustrato para la fermentación bacteriana, lo que ocasiona disminución del movimiento intestinal, distención abdominal y gases (Carvallo et al., 2019). Además, la fructosa también puede estimular la descomposición de sustancias químicas llamadas purinas y elevar la producción de compuestos tóxicos, como el ácido úrico. El incremento de los niveles de ácido úrico en la sangre aumenta el riesgo de desarrollar gota, una enfermedad inflamatoria de las articulaciones. Pero la gota no es el único riesgo, estudios epidemiológicos han mostrado que niveles elevados de ácido úrico en sangre están relacionados con la aparición de enfermedades cardiovasculares, incluyendo hipertensión, acumulación de grasa en las paredes de las arterias, ritmo cardiaco irregular, dolor en el pecho e insuficiencia cardiaca (Saito et al., 2021).

Desde hace varios años se propuso que la ingesta excesiva de fructosa está relacionada con el desarrollo de síndrome metabólico (Gugliucci et al., 2020). El síndrome metabólico es una serie de desórdenes, que incluyen incremento de los niveles de glucosa y triglicéridos en sangre, resistencia a la insulina, bajos niveles de colesterol de alta densidad, también llamado “colesterol bueno”, obesidad abdominal y presión arterial elevada. Éstos, al presentarse en conjunto, pueden causar diabetes, enfermedades cardíacas e infartos cerebrales (nhlbi, 2022).

La insulina es una hormona secretada por las células del páncreas y es liberada al torrente sanguíneo después de la ingesta de alimentos. Su función principal es la de regular los niveles de azúcar ayudando a las células a absorber la glucosa. Cuando se presenta la resistencia a la insulina, las células no responden adecuadamente a esta hormona y, en consecuencia, se disminuye la capacidad de absorber glucosa. Como respuesta y para tratar de compensar este defecto, el organismo libera concentraciones mayores de insulina, lo que genera un estado de hiperinsulinemia o niveles excesivos de insulina en sangre. Los primeros estudios realizados en modelos animales demostraron que la administración de dietas altas en fructosa induce incrementos significativos de las concentraciones de insulina. Posteriormente, se ha observado que humanos con una dieta diaria suplementada con fructosa presentan niveles elevados de glucosa en sangre y resistencia a la insulina (Ter Horst et al., 2016).

Además, la fructosa es un compuesto altamente lipogénico, o sea, que favorece la síntesis de ácidos grasos. Estos ácidos grasos son la base para la producción de triglicéridos, principalmente en el hígado y en el tejido graso. Así, el consumo de fructosa promueve el depósito de grasa en el organismo, que, en consecuencia, está directamente relacionado con el desarrollo de obesidad (Gugliucci et al., 2020; ver figura 2).

Figura 2. El consumo de fructosa está asociado con el desarrollo de síndrome metabólico, caracterizado por obesidad, diabetes, hipertensión e hígado graso.
Crédito: elaboración propia con Google Drawings.

La prevalencia mundial del síndrome metabólico es preocupante, algunos estudios indican que ocurre en 20 a 25% de personas adultas y hasta en 19% de niños. En otras palabras, más de 1000 millones de personas en el mundo están ahora mismo siendo afectadas por este síndrome. En México las cifras son similares y se ha informado que la prevalencia es alrededor de 26% en adultos y de 20% en niños y adolescentes. Estas cifras están estrechamente ligadas al sobrepeso y la obesidad presentes en nuestra población (Rivera-Dommarco et al., 2018). Por lo tanto, todos estos desórdenes se han convertido en un serio problema de salud pública.

Efectos nocivos de la fructosa en el cerebro

Algunas investigaciones han mostrado que la fructosa puede concentrarse en el cerebro, lo que altera su función normal. Pero también se ha propuesto que los efectos nocivos se deben a la acumulación de otros compuestos tóxicos en la sangre (como el ácido úrico).

El impacto de la fructosa en el cerebro ha sido estudiado principalmente en dos regiones cerebrales: hipotálamo e hipocampo. El hipotálamo es una región localizada en la parte central inferior del cerebro y coordina funciones fisiológicas, como la temperatura corporal, el apetito y el ciclo sueño-vigilia. Existen dos hormonas que actúan en el hipotálamo y son determinantes en el control del apetito: la grelina y la leptina. La grelina, también conocida como “hormona del hambre”, se presenta cuando tenemos apetito. Por el contrario, la leptina, u “hormona de la saciedad”, nos ayuda a sentirnos satisfechos. Estas dos hormonas establecen un delicado equilibrio para regular el hambre y la saciedad (Bouret, 2017). El consumo de bebidas endulzadas con fructosa causa un incremento en los niveles de la grelina y una disminución de la hormona de la saciedad (leptina). De esta manera, la fructosa promueve la ingesta continua de alimentos al inhibir la señal de saciedad. Además, este azúcar tiene un poder endulzante mucho mayor que el de la sacarosa o azúcar de mesa, por lo tanto, es más placentero al paladar (Kisioglu y Nergiz-Unal, 2020).

Existen otras pequeñas moléculas, llamadas orexinas, que se sintetizan en el hipotálamo y juegan un papel muy importante en la regulación del ciclo sueño-vigilia. Hace varios años se descubrió que la narcolepsia se origina por la disminución de los niveles de orexinas en el cerebro. Los pacientes con narcolepsia presentan alteraciones del ciclo sueño-vigilia: súbitamente se quedan dormidos a lo largo del día. En la actualidad se considera que las orexinas son moléculas promotoras de vigilia, es decir, las concentraciones en el cerebro son altas durante el día y nos ayudan a mantenernos despiertos (Sánchez-García et al., 2019). Estudios realizados en roedores determinaron que el consumo diario de fructosa eleva los niveles de orexinas en el hipotálamo. Asimismo, se observó que este azúcar modifica el ciclo sueño-vigilia, incrementando el tiempo que los roedores pasan despiertos y, por el contrario, disminuyendo su período de sueño (Franco-Pérez et al., 2018). En resumen, la fructosa afecta de forma significativa funciones fisiológicas transcendentales que son reguladas por el hipotálamo.

El hipocampo es otra región cerebral, la cual tiene forma semejante a los caballitos de mar (de allí su nombre), que está localizada en la parte media del cerebro. Esta estructura regula la memoria espacial, que permite ubicarnos en el espacio y llegar a algún lugar utilizando señales del entorno. Sin embargo, el hipocampo puede ser susceptible al deterioro en respuesta a diferentes condiciones patológicas. Así, enfermedades como la epilepsia o el Alzheimer inducen daño en el hipocampo y los pacientes desarrollan amnesia, o pérdida de recuerdos, así como trastornos en la memoria espacial. Además, el hipocampo es una de las dos únicas regiones cerebrales en donde se generan nuevas neuronas. Este proceso, llamado neurogénesis, involucra el “nacimiento” y migración de nuevas células en el sistema nervioso central. En general, se asume que este proceso persiste en el cerebro adulto y que las condiciones que incrementan la tasa de neurogénesis (como correr periódicamente) mejoran las habilidades cognitivas como el aprendizaje y la memoria (Olivares-Hernández et al., 2015).

Desde hace una década se determinó que el consumo prolongado de fructosa causa déficits en la memoria espacial. Varios estudios de laboratorio describieron que los roedores que consumían fructosa eran incapaces de aprender y recordar donde se encontraba la plataforma o el túnel de escape en diversos laberintos. Asimismo, el exceso de fructosa en la dieta es una condición que inhibe completamente la neurogénesis en el hipocampo. Por lo tanto, algunos científicos han propuesto que la pérdida de memoria observada después de consumir diariamente fructosa está relacionada con la inhibición de la neurogénesis (Fierros-Campuzano et al., 2022).

También se ha observado que este azúcar genera otros procesos patológicos como neuroinflamación en el hipocampo (ver figura 3). La neuroinflamación es una respuesta muy compleja, que está caracterizada por la liberación de moléculas tóxicas que a la larga pueden inducir la muerte de las neuronas en el cerebro. Con base en lo anterior, se ha propuesto que el consumo de fructosa puede ser un factor que favorezca el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas caracterizadas por pérdida de memoria, como el Alzheimer (Johnson et al., 2023).

Figura 3. A largo plazo, la fructosa induce una gran variedad de alteraciones en el cerebro.
Crédito: elaboración propia con Google Drawings.

Conclusiones

La fructosa es una azúcar que se encuentra de forma abundante en muchas frutas. Sin embargo, en la actualidad, la principal fuente de ingesta de fructosa es el jmaf. En las últimas décadas la producción industrial de jmaf se ha incrementado exponencialmente debido a su constante uso como principal endulzante en una gran cantidad de bebidas y alimentos procesados. La fructosa ha sido descrita como un agente causante de síndrome metabólico, el cual está caracterizado por la presencia conjunta de obesidad, diabetes, niveles altos de triglicéridos en sangre e hipertensión. Al mismo tiempo, el consumo diario de fructosa está asociado con efectos dañinos en el cerebro. Estos efectos incluyen: alteración en la regulación del apetito, cambios en el ciclo sueño-vigilia, inhibición de la neurogénesis, déficit de aprendizaje y pérdida de memoria. Tomando en cuenta todos los hallazgos descritos, debemos considerar que la fructosa es un dulce enemigo que está relacionado con algunos de los principales problemas de salud pública en México.

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Recepción: 7/12/2021. Aprobación: 27/07/2023.

Resumen

Durante las últimas décadas se han estudiado diferentes maneras de obtener nanomateriales (materiales que presentan tamaños de partícula hasta cien mil veces menor que un cabello humano). Los métodos tradicionales de síntesis requieren altas temperaturas y presiones, con el fin de obtener materiales con características específicas, como la cristalinidad, o el arreglo que tienen los átomos cuando forman una estructura. Para alcanzar estas altas temperaturas se emplean técnicas de calentamiento por convección o conducción, que suelen tomar varios días en obtener el resultado deseado. Es por ello que es importante buscar rutas que sean fáciles, rápidas, económicas y comercialmente viables para la producción de nanomateriales; una de las más importantes y versátiles investigadas en los últimos años es el uso microondas. Las microondas son ondas eléctricas y magnéticas generadas artificialmente, que provocan que las moléculas aumenten su movimiento, generando un sobrecalentamiento de manera fácil y rápida en una sustancia. Por lo anterior, una síntesis asistida por irradiación de microondas permite obtener nanomateriales con características específicas, ajustables a las necesidades de aplicación, como el tamaño y tipo de distribución de poros, el área superficial específica y la cristalinidad, que dependen en gran medida del tiempo, frecuencia y potencia de irradiación. Además, con el uso de las microondas se logra disminuir el tiempo que se emplea para la obtención de nanomateriales. Así, en este texto se abordará la importancia del uso de las microondas en la síntesis de nanomateriales a través de un contexto aplicativo y se dará una breve descripción histórica.
Palabras clave: microondas, síntesis, nanomateriales.

Microwaves in the synthesis of nanomaterials

Abstract

During the last decades, different ways of obtaining nanomaterials (materials that have particle sizes up to 100,000 times smaller than a human hair have been studied. Traditional synthesis methods require high temperatures and pressures in order to obtain specific characteristics such as crystallinity, that is, the arrangement that atoms have when they form a structure. To obtain high temperatures, convection or conduction techniques are used, which usually take several days for the desired result. That is why it is important to look for routes that are easy, fast, economical, and commercially viable to produce nanomaterials; currently, one of the most important is the use of microwave irradiation (exposure to radiation). Microwaves are artificially generated electrical and magnetic waves that cause molecules to collide with each other easily and quickly, causing overheating in a substance. Therefore, a synthesis by microwave irradiation allows to obtain nanomaterials with specific moldable characteristics that depend to a large extent on time, frequency, and irradiation power, such as size and type of pore distribution, specific surface area, and crystallinity. In addition, with the use of microwaves it is possible to reduce the time used to obtain such nanomaterials. Thus, in this text, the use of microwaves in the synthesis of nanomaterials will be addressed, in order to explain its importance through an application context and a brief historical description.
Keywords: microwave, synthesis, nanomaterials.

Introducción

Los nanomateriales son aquellos cuyo tamaño en cualquiera de sus dimensiones se encuentra entre 1 y 100 nanómetros (100,000 veces menores que un cabello humano). Obtener estos tamaños es posible gracias a la manipulación controlada de la estructura de los materiales por medio de técnicas de síntesis basadas en la modificación de la física, la química, la biología y la ciencia de los materiales (Gleiter, 2000; Silva y Medina, 2022).

En la actualidad, los nanomateriales pueden clasificarse de acuerdo con su aplicación, su estado de aglomeración, su morfología o forma, y su estructura. No obstante, la dimensión de la partícula es la característica más utilizada y completa, ya que de ella depende de la forma y el tamaño que presente. En la figura 1 se muestra un esquema de la clasificación por la dimensión del nanomaterial en el que se señalan todas las dimensiones de las estructuras que se encuentran entre 1 y 100 nm (Martínez-González et al., 2022).

Figura 1. Clasificación de nanomateriales por sus dimensiones: cero dimensional (0D) indica que todas sus dimensiones se encuentran entre 1 y 100 nm, unidimensional (1D) muestra que dos de sus dimensiones se encuentran en el orden nanométrico, bidimensional (2D) presentan una sola dimensión que es menor a 100 nm y tridimensional (3D) indica que todas sus dimensiones son superiores a 100 nm.
Crédito: elaboración propia.

Dentro de los múltiples métodos de obtención de nanomateriales que se han desarrollado en los últimos años, el uso de la irradiación con microondas ha generado muchísima atención. Esto se debe a que permite obtenerlos con propiedades texturales, de forma, cristalinidad, distribución y tamaños de partícula específicos, a través de la optimización de condiciones como la potencia y frecuencia de irradiación. Asimismo, permite la disminución del tiempo de síntesis, acortando a segundos reacciones que por métodos de calentamiento normales tardan hasta 72 horas (Jhung et al., 2006; Rivera et al., 2009). Todo esto se logra gracias a que un horno de microondas genera ondas eléctricas y magnéticas que tratan de alinerase a los dipolos de las moleculas, es decir, a su parte negativa y positiva y, al hacerlo, orientan el crecimiento de las partículas.

Descubriendo las microondas

De manera general, es posible definir las microondas como una forma de energía electromagnética (interacción entre el magnetismo y la electricidad), que se encuentra en el extremo más bajo del espectro electromagnético (radiación que se propaga en el espacio en forma de ondas; ver figura 2). Este tipo de energía se ubica en longitudes de onda (espacio que hay entre una onda y otra) de 1 a 10^-3 m, entre la radiación de infrarrojo y las ondas de radio, a frecuencias (número de ondas que pasan por un punto en un determinado tiempo) entre 0.3 y 300 GHz (Tompsett et al., 2006).

Figura 2. Espectro electromagnético.
Crédito: elaboración propia.

Con su descubrimiento, el uso de las microondas comenzó a popularizarse, principalmente en el hogar. El primer horno de microondas comercial fue desarrollado en la década de los años 40 por P. Spencer en la compañía Raytheon (Loupy, 2004). Spencer construía magnetrones para los equipos de radar durante la Segunda Guerra Mundial. En una ocasión mientras observaba un radar, se dio cuenta de que el chocolate que traía en su bolsillo se había calentado, lo cual detonó su curiosidad y comenzó a investigar. Él dedujo que al colocar el magnetrón dentro de una caja de metal y al disparar las ondas eléctricas y magnéticas, éstas tenían un efecto de calentamiento en los alimentos que se colocaban dentro.

En los primeros años de investigación enfocada en el estudio del efecto de las microondas en las síntesis de compuestos químicos, los hornos de microondas domésticos fueron de gran utilidad para estudiar todas las propiedades que pueden ser modificadas o controladas en el desarrollo de nanomateriales. Los hornos de microondas operaban a una frecuencia de 2.45 GHz y era posible controlar la temperatura a través de sondas externas, que interrumpían la irradiación cuando el sistema llegaba a la temperatura deseada (Tompsett et al., 2006). Una de las características más importantes del valor de esta frecuencia en el proceso de síntesis es que la energía transmitida por los fotones (partículas elementales de la luz) es relativamente baja (0.0016 eV), por lo que no es posible romper los enlaces químicos de los reactivos involucrados, inhibiendo la generación de reacciones químicas.

Hoy en día, los hornos que se basan en microondas cuentan con un amplio rango de aplicaciones, que incluyen la esterilización, y el secado y síntesis de compuestos orgánicos e inorgánicos, por mencionar algunos. Haciendo énfasis en las reacciones de síntesis, parte de la energía de las microondas se absorbe por el nanomaterial y se transforma en calor, lo que permite que la temperatura se incremente de manera puntual. De una forma más técnica, el calentamiento se realiza con la energía suficiente (0.037 kcal/mol) para afectar únicamente a las moléculas, mas no a la estructura (la estructura se ve afectada con energías de entre 80 y 120 kcal/mol). Así, la energía de estas ondas sólo permite calentar de manera uniforme grandes secciones, sin afectar su composición química (Jubri et al., 2012).

Sintetizando nanomateriales con microondas

Durante el proceso de síntesis con microondas, las ondas electromagnéticas se dirigen directamente a las moléculas, lo que conduce al aumento de la polaridad (polo positivo y negativo en una molécula) de la solución. Este efecto provoca que las moléculas pasen de su estado fundamental (forma de una molécula sin reaccionar) al estado de transición (forma de las moléculas cuando se aplica energía), generando un rápido aumento de la temperatura en el núcleo de la mezcla de reacción. El proceso da como resultado un calentamiento más rápido y uniforme de la solución (ver figura 3). Este calentamiento no depende directamente de la conductividad térmica (capacidad para conducir el calor) del nanomaterial, sino de la alineación de los polos de las moléculas (positivos y negativos) presentes en el medio, lo cual es posible controlar gracias a la potencia y frecuencia con la que son irradiados los reactivos con las microondas (Kappe, 2004; Kappe y Dallinger, 2006).

Figura 3. Interacción entre las microondas y las moléculas.
Crédito: elaboración propia.

El uso de microondas proporciona varias ventajas dentro de los procesos de síntesis, tales como el rápido calentamiento y el calentamiento y la reducción de los gases sin afectar la estructura. Gracias a estas ventajas, se mejoran las propiedades y la posibilidad de obtener nuevos nanomateriales y compuestos (Jubri et al., 2012).

Los hornos de microondas comúnmente utilizados en la síntesis constan de seis componentes básicos:

1. El generador de microondas, también llamado magnetrón.
2. La guía de ondas, la cavidad de microondas.
3. El agitador (ondas a extenderse).
4. El termostato.
5. El aire de escape.

Estos componentes siguen una secuencia para poder generar las ondas electromagnéticas. Primero, el magnetrón produce las ondas que son propagadas directamente en la cavidad del horno, en donde un difusor (separador) las distribuye en diferentes direcciones para ser absorbidas por las moléculas presentes en el medio irradiado (ver figura 4; Arruda y Santelli, 1997).

Figura 4. Radiación en un horno de microondas.
Crédito: elaboración propia.

En la síntesis por microondas se deben tomar en cuenta diversos factores, como el pH de la solución, potencia, tiempo del calentamiento, agitación, presión y temperatura (Tompsett et al., 2006). Al controlar todos estos factores durante el proceso de formación de nanomateriales, es posible controlar las propiedades texturales como área específica, tamaño y volumen de poro y, las propiedades morfológicas, como el tamaño y la textura de partícula (Zarazúa-Aguilar et al., 2018).

Dentro de los nanomateriales obtenidos con esta técnica, encontramos las arcillas, de las cuales los hidróxidos dobles laminares o compuestos tipo hidrotalcita son los que se sintetizan más frecuentemente. El proceso es muy común y consta de una serie de pasos que involucran la combinación de los diversos reactivos en un medio controlado bajo agitación constante; posteriormente, cuando se han mezclado, se hace uso de las microondas bajo condiciones de tiempo y temperatura determinadas. El uso de microondas disminuye el tiempo de síntesis y promueve la formación de un nanomaterial más uniforme y con tamaños de partícula más pequeños (Velázquez-Herrera y Fetter, 2022), en comparación con el uso de un método común de calentamiento, como en una autoclave, el cual es muy parecido a una olla de presión con la que se cocinan alimentos.

Conclusiones

Las microondas han ayudado al ser humano en diversas tareas, desde calentar agua para prepararse un café o un té, hasta obtener los más sofisticados y mejores nanomateriales, que se pueden usar para diversas aplicaciones en medicina, remediación de medio ambiente, ingeniería, etcétera. Desde el descubrimiento de su uso en nanomateriales, se han sintetizado diversos tipos, de los que se han estudiado las características de estructura y textura obtenidas por este método, optimizando al mínimo los tiempos de síntesis, y conociendo los parámetros de control. Así, cada nanomaterial puede ser diseñado de manera tal que cumpla con propiedades físicoquímicas específicas o con una función en particular, dependiendo de la naturaleza de aplicación.

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Recepción: 08/2/2022. Aprobación: 27/07/2023.