Resumen

Las bacterias que no son afectadas por los antibióticos (resistentes a antibióticos) representan un gran riesgo para la salud. La resistencia a los antibióticos es una preocupación a nivel mundial y ha ido aumentando con el tiempo. El uso excesivo de antibióticos, muchas veces sin necesidad, ha sido su principal causa. Sin embargo, otros factores también pueden contribuir. Por ejemplo, la exposición a productos que se usan regularmente, como desinfectantes o sanitizantes, e incluso cremas, pastas de dientes y jabones, que contienen compuestos con actividad antibacteriana. Además, estudios recientes demuestran que fármacos o medicamentos que no son antibióticos, como la metformina (para el control de la diabetes) y algunos antidepresivos, también pueden favorecer la selección de bacterias resistentes a antibióticos. Es de vital importancia conocer los diversos factores que contribuyen a la resistencia a los antibióticos para poder establecer medidas que ayuden a mitigar este problema.
Palabras clave: resistencia a antibióticos, bacteria, metformina, diabetes, antidepresivo, depresión.

What if the medications we take make bacteria stronger?

Abstract

Bacteria that are not affected by antibiotics (antibiotic-resistant) pose a significant health risk. Antibiotic resistance is a global concern and has been increasing over time. The excessive use of antibiotics, often unnecessarily, has been the main cause. However, other factors can also contribute. For example, exposure to commonly used products such as disinfectants or sanitizers, as well as creams, toothpaste, and soaps that contain antibacterial compounds. Additionally, recent studies show that drugs or medications that are not antibiotics, such as metformin (used for diabetes management) and some antidepressants, can also promote the selection of antibiotic-resistant bacteria. It is crucial to understand the various factors that contribute to antibiotic resistance in order to establish measures that help mitigate this issue.
Keywords: antibiotic resistance, bacteria, metformin, diabetes, antidepressant, depression.

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¿Qué son los antibióticos?

Los antibióticos son moléculas que eliminan o detienen el crecimiento de bacterias. Estos medicamentos han salvado incontables vidas, ya sea previniendo o curando infecciones en diversos procedimientos médicos, como las cirugías. Su descubrimiento y uso masivo favorecieron el desarrollo de la medicina, marcando con esto un cambio de era para la historia de la humanidad.

La resistencia: una amenaza global

La resistencia a antibióticos es un fenómeno que ocurre cuando las bacterias pueden seguir creciendo en presencia de estos medicamentos. Las infecciones provocadas por las bacterias representan un grave problema de salud, a tal grado que hay riesgo de que el impacto en la población por infecciones bacterianas se asemeje a lo que sucedía en la época antes del descubrimiento y uso de los antibióticos (era preantibióticos), en la que era bastante común que las personas murieran por infecciones bacterianas que no podían ser controladas.

Se calcula que, en todo el mundo, en 2019, hubo 4.95 millones de muertes humanas que se asociaron y 1.27 millones de muertes que se atribuyeron directamente a infecciones por bacterias resistentes a antibióticos (Antimicrobial Resistance Collaborators, 2022). Se ha estimado que para el año 2050 estas cifras incrementarán a 8.22 millones de muertes asociadas y 1.91 millones de muertes atribuidas directamente a infecciones por bacterias resistentes a antibióticos (Antimicrobial Resistance Collaborators, 2024). Así, de no controlarse adecuadamente, la resistencia a antibióticos puede llegar a ser catastrófica para la humanidad.

Factores que favorecen la presencia de bacterias resistentes a antibióticos

Cuando las bacterias se exponen a los antibióticos se favorece que se vuelvan resistentes o tolerantes (Antimicrobial Resistance Collaborators. 2024). Esto sucede debido a que las bacterias tienen o pueden adquirir mutaciones que las hacen más fuertes frente al antibiótico. Cuando se administran estos tratamientos, las bacterias sensibles mueren, pero las resistentes sobreviven, se multiplican e inclusive, pueden volverse más resistentes. Además, existen otros compuestos que no son necesariamente antibióticos pero que se ha demostrado que pueden afectar el crecimiento de las bacterias (ver figura 1). Muchos de ellos están presentes en productos de uso frecuente que se anuncian comercialmente con la capacidad de matar bacterias, como desinfectantes, cosméticos, jabones, pastas dentales, etcétera. Sorprendentemente, estudios recientes indican que otros medicamentos no antibióticos, que se usan para tratar trastornos fisiológicos no causados por infecciones, como la diabetes y la depresión, también pueden favorecer la selección de bacterias resistentes a antibióticos (Maier et al., 2018).

Figura 1. La exposición tanto esporádica como prolongada a diversas moléculas, tanto a antibióticos como no antibióticos, podría favorecer la selección y proliferación de bacterias resistentes. Las bacterias que son sensibles se ven azules mientras que las resistentes son rojas. Los compuestos antibacterianos pueden estar presentes en productos como jabones, cremas, pastas para dientes.
Crédito: elaboración propia.

¿Cómo afectan los antibióticos a las bacterias?

Para que los antibióticos puedan cumplir con su función es necesaria la interacción con moléculas que forman parte de procesos esenciales para la vida de las bacterias. Los antibióticos afectan a las bacterias de las siguientes formas: 1) al disminuir, detener la producción o dañar la envoltura que protege a las bacterias; 2) al evitar la producción de moléculas (ácidos nucleicos y proteínas) esenciales para la vida, y 3) al detener procesos esenciales para las células (metabolismo) (Uluseker et al., 2021).

¿Cómo se defienden las bacterias de la acción de los antibióticos?

Las bacterias tienen distintas estrategias para resistir el efecto de los antibióticos: 1) modificar o destruir a los antibióticos; 2) generar cambios (mutaciones) en sí mismas, lo cual provoca que los antibióticos sean menos afines con su blanco, y 3) evitar que las moléculas dañinas ingresen o una vez que ya han ingresado expulsarlas para evitar que causen daño (Uluseker et al., 2021).

¿Qué moléculas antimicrobianas pueden favorecer la selección de bacterias resistentes a los antibióticos?

Los antibióticos se usan en altas cantidades en la medicina humana, animal y en la industria agropecuaria. Los beneficios que obtenemos del uso de estos medicamentos son indiscutibles, sin embargo, diversos factores como la constante exposición, el uso incorrecto (cuando no se siguen las indicaciones medicas) y los ambientes contaminados como las granjas y los hospitales, provocan la selección y proliferación de las bacterias resistentes (ver figura 1). Algo importante es que las bacterias se pueden transmitir la resistencia entre ellas, ya que son capaces de compartir su adn. Uno de los sistemas de transferencia más comunes son los plásmidos (elementos de adn independientes del cromosoma) (Uluseker et al., 2021).

Los productos que se usan como desinfectantes, sanitizantes y conservadores también pueden producir la aparición de bacterias resistentes a su acción. Ejemplos de estos compuestos son: alcohol, fenol, compuestos cuaternarios de amonio, peróxido de hidrógeno, triclosán, cloruro de benzalconio, cloro, entre otros (Lobie et al., 2021). Esto es porque los sistemas que las bacterias desarrollan para defenderse de estos productos son incrementar su expulsión o evitar su entrada, y, entonces, de manera indirecta, también podrían expulsar a los antibióticos, con un fenómeno denominado resistencia cruzada. Éste es un mecanismo que puede proteger a las bacterias de la acción dañina de moléculas muy diferentes entre sí (Uluseker et al., 2021).

La resistencia cruzada a diferentes moléculas también se genera a través de los sistemas de respuesta de las bacterias al estrés. Cuando las bacterias están estresadas producen moléculas conocidas como especies reactivas de oxígeno (contienen oxígeno y reaccionan fácilmente con muchas moléculas), como, por ejemplo, el agua oxigenada. Las especies reactivas de oxígeno incrementan los cambios (mutaciones) en las bacterias, lo que incrementa la probabilidad de que las bacterias se vuelvan resistentes a antibióticos por alguno de los mecanismos antes mencionados (Zhu et al. 2021).

¿Hay otros medicamentos que puedan favorecer la selección de bacterias resistentes a antibióticos?

Estudios recientes muestran que fármacos o medicamentos altamente consumidos por humanos, como la metformina y distintos antidepresivos también pueden favorecer la selección y proliferación de bacterias resistentes a antimicrobianos.

La metformina se usa en el tratamiento y control de la diabetes. Esta enfermedad se diagnostica cuando las personas presentan niveles altos de glucosa en la sangre (muy comúnmente se llama azúcar alta). En México, la diabetes es la principal causa de muerte entre las mujeres y la segunda entre los hombres; por lo tanto, el consumo de metformina es alto: a nivel mundial es de 1,085-63,828 kilogramos por año (Yan et al., 2019). La metformina se metaboliza en los riñones y se excreta por la orina, por lo que puede ser una fuente de contaminación de los cuerpos de agua, donde se han llegado a encontrar hasta 34 microgramos por litro (un microgramo es una millonésima parte de un gramo), por lo que las bacterias que se encuentran en el ambiente y en nuestro cuerpo están en contacto con este medicamento que a ellas les genera estrés y, por lo tanto, mutaciones que podrían generar resistencia a antibióticos (Zhang et al., 2021). En un estudio reciente se descubrió que, en condiciones de laboratorio, Escherichia coli, una bacteria que comúnmente está presente en el intestino de humanos puede presentar resistencia a los antibióticos tetraciclina y cloranfenicol al estar en contacto con una cantidad tan pequeña como una millonésima parte de un gramo de metformina (1 ng por litro) (Wei et al., 2022).

Por otro lado, los antidepresivos, como fluoxetina, sertralina y duloxetina, son fármacos que se usan para el tratamiento de la depresión, la cual se caracteriza por la sensación de tristeza y cansancio, falta de concentración, pérdida de interés, sentimientos de culpa o falta de autoestima, trastornos de sueño y del apetito. Este padecimiento se puede volver crónico o recurrente y en su forma más grave puede conducir al suicidio. Actualmente, la depresión se considera un importante problema de salud pública, ya que más del 4% de la población mundial padece esta enfermedad, con mayor prevalencia en mujeres, en jóvenes y en ancianos (Cui et al., 2024).

Los antidepresivos representan el 4.8% de los medicamentos que se producen a nivel mundial, una cantidad similar a la de los antibióticos, que constituyen el 5.0% del mercado. En México, 3.6 millones de personas padecen depresión de acuerdo con un estudio realizado en 2021 por los Servicios de atención Psiquiátrica (sap) de la Secretaría de Salud. Los antidepresivos que se prescriben comúnmente son fluoxetina, duloxetina y bupropión. En general, estos fármacos controlan la concentración de moléculas que permiten la comunicación entre las células del sistema nervioso, con esto influyen en el estado de ánimo o sensación de bienestar de las personas (Cipriani et al., 2018).

Recientemente se encontró que, en condiciones de laboratorio, la bacteria E. coli expuesta a los antidepresivos fluoxetina, sertralina y duloxetina, a dosis que se prescriben a pacientes, pueden favorecer la resistencia al antibiótico ciprofloxacina, un antibiótico que se usa comúnmente para tratar infecciones gastrointestinales (Wang et al., 2023). Además, otro estudio demostró que los antidepresivos pueden cambiar la composición de la microbiota intestinal humana (los microorganismos presentes en el intestino) (Maier et al., 2018).

Figura 2. Resistencia a antibióticos producida por la presencia de moléculas sin actividad antimicrobiana. Diferentes antidepresivos y la metformina pueden inducir mutaciones en las bacterias (1), lo cual puede generar una disminución de las proteínas que permiten el ingreso de los antibióticos al interior de las bacterias (2) e incrementar la producción de sistemas que expulsan a los antibióticos (3). Las proteínas que transportan al interior a los antibióticos se muestran en verde y las que los expulsan, en azul. Se hace una representación sencilla del ADN bacteriano, en donde los antidepresivos y la metformina generan las modificaciones.
Crédito: elaboración propia.

Tanto la metformina como los antidepresivos fluoxetina, sertralina y duloxetina promovieron la generación de mutaciones de la bacteria E. coli, lo cual, entre otras cosas, produjo un incremento en la expulsión de los antibióticos y una disminución en su ingreso (ver figura 2) (Jin et al., 2018; Wei et al., 2022; Wang et al., 2023). Las mutaciones causadas por los antidepresivos se asociaron a un incremento en la producción de especies reactivas de oxígeno en las bacterias expuestas a estos fármacos (Jin et al., 2018; Wang et al., 2023).

Conclusión

La resistencia a los antibióticos es un grave problema de salud pública que demanda de una atención inmediata por parte de todos los sectores de la sociedad. Lo que nosotros queremos resaltar es que además del uso excesivo de compuestos con actividad antimicrobiana, existen otros medicamentos que están agravando aún más la situación como son la metformina y algunos antidepresivos. En este sentido, es necesario investigar si otros medicamentos también pueden tener este efecto y diseñar estrategias para poder seguir utilizándolos y disminuir los efectos no deseados.

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Recepción: 2023/09/28. Aceptación: 2025/02/14. Publicación: 2025/05/09.

Resumen

Aunque el estudio científico de las causas del sobrepeso y la obesidad han recibido mucha atención, a la fecha el número de personas afectadas no deja de crecer en muchos países. En México, en los últimos años se han implementado una serie de estrategias antiobesidad que, a juzgar por los datos actualmente disponibles, no han tenido los mejores resultados. Este problema de salud parece estar lejos de resolverse, al menos si seguimos aproximándonos a él de la misma forma en la que lo hemos hecho. Tal vez sea momento de reorientar los esfuerzos para generar una estrategia verdaderamente preventiva que contemple al funcionamiento cerebral como uno de los eslabones más importantes de esta cadena de eventos que puede llevarnos a la ganancia excesiva de peso.
Palabras clave: obesidad, hedonismo, circuito cerebral de la recompensa, adicción, comida, alimentación emocional.

Food addiction and obesity: emotions, decisions, and an unadjusted brain

Abstract

Although the scientific study of the causes of overweight and obesity has received much attention, the number of people affected continues to grow in many countries. In Mexico, a series of anti-obesity strategies have been implemented in recent years, which, judging by the currently available data, have not yielded the best results. This health problem seems far from being resolved, at least if we continue to approach it in the same way we have so far. It may be time to redirect efforts toward generating a truly preventive strategy that considers brain function as one of the most important links in the chain of events that can lead to excessive weight gain.
Keywords: obesity, hedonism, brain reward circuit, addiction, food, emotional eating.

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Introducción

Para quienes ahora rondamos la quinta década, nos es familiar haber escuchado durante nuestra infancia “este niño regordete y de mejillas coloradas luce bastante sano”. A veces se referían a nosotros, y otras veces a quienes nos rodeaban (familiares, vecinos, amigos, compañeros de escuela, etcétera). Nuestros abuelos y padres creían que tener un poco de sobrepeso era el resultado de “comer bien”. Esto sembró en nosotros una semilla que germinó en la idea de que tener una barriga de buen tamaño significaba gozar de buena salud y de bienestar emocional.

Ahora sabemos que la idea de que “un niño gordito es un niño sanito” no necesariamente es verdad. Hoy en día la obesidad es considerada como una enfermedad que no sólo afecta a nuestro cuerpo, sino que también afecta a nuestra salud psicológica. Lamentablemente, algunos sectores de la sociedad actual etiquetan a las personas con sobrepeso u obesidad como perezosas, flojas, glotonas, carentes de autodisciplina, culpables de su sobrepeso, entre otras (Sánchez-Carracedo, 2022). Esto aunado a los actuales estándares de delgadez y belleza pueden conducir a una fuerte insatisfacción corporal y a un menor bienestar psicológico.

La obesidad: un problema económico y de salud

Actualmente, según la Organización Mundial de la Salud (oms), la obesidad es definida como “la acumulación anormal o excesiva de grasa que puede ser perjudicial para la salud”. Es una condición que aumenta considerablemente el riesgo de padecer múltiples enfermedades crónicas como diabetes, hipertensión y otras tantas patologías aún más temibles como el cáncer (oms, 2023).

No obstante, como todos los seres vivos necesitamos alimentarnos para poder vivir, es difícil pensar que lo que comemos, además de darnos la energía para las funciones vitales y que incluso nos hace sentir placer, también pueda producir problemas de salud graves. En especial cuando un exceso de comida se conjunta con otras condiciones, como la descontrolada disponibilidad de alimento hipercalórico, el sedentarismo y cierta carga genética.

De acuerdo con el boletín de la Cámara de Diputados lxv Legislatura, en México, los gastos asociados al tratamiento de las enfermedades directa o indirectamente vinculadas a la obesidad son cuantiosos: en 2022 aumentó de 240 a 272 mil millones de pesos (2023). En contraste, el presupuesto aprobado para Ciencia, Tecnología e Innovación para el 2023 en México, fue de casi 128 mil millones de pesos (Toche, 2022). Esto nos muestra que, como país, gastamos más en tratar de remediar las consecuencias del sobrepeso y la obesidad que en generar mejores estrategias para prevenirlas.

Más grave aún es el hecho de que un gran porcentaje de los fallecimientos en México se debe a enfermedades no transmisibles que están asociadas a la obesidad, entre las que se encuentran la diabetes, la hipertensión arterial y enfermedades del corazón (Redacción cenidsp, 2023). Desde hace tiempo, está claro que es urgente tomar las medidas integrales para atender y dar solución al problema de la ganancia de peso no saludable. Desafortunadamente, campaña tras campaña, la cantidad de personas con sobrepeso y obesidad no deja de crecer. Pero ¿qué salió mal con las estrategias antiobesidad implementadas hasta ahora? ¿Por qué no han funcionado las campañas? No importa si nos aplican más impuestos o si nos checamos, nos medimos y nos movemos (ver video), el resultado es el mismo: la forma en la que muchos nos alimentamos sigue siendo inadecuada, y peor aún, a edades cada vez más tempranas.

Video. Campaña de la Secretaría de Salud, lanzada en 2013, para disminuir la obesidad en la población mexicana.

Una de las estrategias contra la obesidad, establecida en 2019, fue la del etiquetado de alimentos y bebidas. Ésta supone que una advertencia visual que permite identificar los alimentos que por sus ingredientes y contenido de energía pueden ser dañinos si se consumen en exceso. Parece que esto ha tenido al menos un efecto favorable, pues la industria alimentaria ha generado nuevos productos con ingredientes potencialmente menos dañinos y algunos consumidores buscamos los envases con menos sellos. Sin embargo, los resultados en la prevalencia del sobrepeso son desalentadores, pues las Encuestas de Salud y Nutrición del 2020 y 2021 indican que la medida del etiquetado tuvo un efecto mínimo en el número de personas con sobrepeso u obesidad, ya que las cifras nacionales en realidad han cambiado muy poco (ver figura 1), además de que el número de jóvenes mexicanos de entre 12 y 19 años con sobrepeso u obesidad aumentó de 35% a 43% entre el 2012 y el 2021 (ensanut, 2021).

Figura 1. Comparación entre porcentaje de población que presenta obesidad entre 2012 y 2021 en hombres y mujeres de 20 años o más en México; frecuencias expresadas en términos de porcentaje de las categorías de índice de masa corporal. Normal: 18.5 a 24.9 kg/m²; sobrepeso: 25.0 a 29.9 kg/m²; obesidad grado I: 30.0 a 34.9 kg/m²: obesidad grado II o severa: 35.0-39.9 kg/m², y obesidad grado III o mórbida: ≥ 40.0 kg/m².
Crédito: elaboración propia a partir de Shamah-Levy et al., 2021.

¿Por qué seguimos fallando?

Fallamos porque probablemente no hemos logrado comprender que el sobrepeso y la obesidad tienen un origen multifactorial. No todo está exclusivamente en nuestros genes, ni tampoco en el ambiente o en las prácticas de crianza y alimentación en aislado. El sobrepeso y la obesidad son producto de la interacción de más de un factor a la vez.

Por un lado, en gran medida aprendemos a alimentarnos en función de lo que nuestros padres o cuidadores nos proporcionan. Así, en los entornos donde hay poca actividad física y se consumen alimentos con contenidos energéticos altos, lo más común es que toda la familia o el grupo replique esas prácticas en etapas posteriores de la vida. En consecuencia, algunos factores que favorecen la ganancia excesiva de peso se transmiten cultural y familiarmente.

Por el otro, parece que no hemos puesto suficiente atención a lo que nuestro cerebro hace para que seamos lo que somos y para que comamos lo que comemos. El funcionamiento de nuestro cerebro es susceptible de ajustarse a partir de las experiencias que tenemos con el entorno; así, dada la importancia de la alimentación para la vida, puede colocar etiquetas de emoción a los alimentos con base en el aprendizaje, de tal forma que aprendemos que el alimento que nos gustó cuando lo probamos está asociado a una emoción positiva, mientras que lo que en algún momento nos causó malestar estomacal, lo anotamos en nuestra lista negra y lo evitamos. En particular, la amígdala es una estructura cerebral que está estrechamente relacionada con el aprendizaje asociativo, es decir, con el aprendizaje de la relación entre un estímulo (en este caso el alimento) y la recompensa o sensaciones que nos produce el alimento al comerlo (Cole et al., 2013). La amígdala se localiza en la parte interna del lóbulo temporal medial y forma parte del circuito de la recompensa.

Así, si bien es cierto que ingerimos lo que tenemos disponible, también es verdad que preferimos comer un pastel que una ensalada. Si tenemos sed, optamos por la botella de silueta sugerente que un simple vaso con agua. Incluso a veces seguimos comiendo a pesar de estar satisfechos, sólo por placer. Dicho de otra manera, la selección alimentaria va más allá de la sola satisfacción de las necesidades energéticas para realizar nuestras actividades diarias. ¡Recuerden lo bien que sabe el postre después del buffet!

Una dulce recompensa

Una razón por la que los sabores dulces nos resultan más agradables es que entre más carbohidratos tengan mayor es la cantidad de calorías que podemos obtener de los alimentos. Así aseguramos que el cuerpo tenga la energía necesaria para funcionar. ¡Entre más rico, más combustible! Este hecho biológico no sería posible si en el cerebro no se activaran las regiones que nos permiten experimentar placer, el circuito de la recompensa (Onaolapo y Onaolapo, 2018). Este circuito se activa cuando realizamos actividades que producen sensaciones agradables, desde eventos tan simples como comer un chocolate, hasta comportamientos más complejos como la actividad sexual, ganar un premio o incluso con el consumo de drogas. Se ha propuesto con base en la evidencia científica que el funcionamiento anómalo de este circuito puede producir obesidad o adicciones (Ballesteros, 2021).

Figura 2. Familia reunida en torno a la comida.
Crédito: Shutterstock, uso reservado.

Debido a que el circuito de la recompensa se activa cuando ocurre algo que nos hace sentir bien, muchas de nuestras preferencias tienen un componente aprendido, pues normalmente elegimos lo que nos gusta porque lo asociamos con una sensación placentera, formando un poderoso efecto de aprendizaje. ¡No quisiera pensar qué sería de muchos de nosotros si olvidamos qué tanto disfrutamos el café con leche! Así, los alimentos no sólo nos dan energía, también nos proporcionan los medios para las interacciones sociales y para estar de buen humor, pues muchos estamos de acuerdo en que cuando la “barriga está llena, el corazón está contento”.

Sin duda, ciertos alimentos pueden generar o aliviar emociones. Sólo basta con recordar aquella cena memorable con nuestra familia o con alguna persona significativa, la sopa que la abuela nos preparaba (cuyo olor podríamos evocar mientras leemos estas líneas) o el litro de helado que comimos cuando estábamos tristes (ver figura 2). Mención aparte merece la pizza, pues primero llega al corazón y luego al estómago. En otras palabras, para nosotros la comida no es únicamente un acto social, cultural y biológico, sino también una parte fundamental de nuestras emociones.

Esto ocurre porque aprendemos a buscar lo que nos gusta, y que probablemente nos haga bien, porque nos produce sensaciones agradables, como es el caso del consumo de alimento rico en carbohidratos y grasas, que sabe bien y que nos da energía para funcionar. Gracias a esta cualidad adaptativa del cerebro, podemos identificar con facilidad el alimento que energéticamente es más denso por experiencias previas de su sabor, formando así poderosos aprendizajes que garantizan nuestra supervivencia.

¿Pero cómo es que podemos recordar estos eventos y lo agradable que fueron, y que nos invitan a repetir la experiencia? Es gracias a nuestro hipocampo. Al igual que la amígdala, el hipocampo se localiza dentro del lóbulo temporal y forma parte del sistema límbico cerebral; ambas estructuras están relacionadas con sistemas de memoria que son independientes pero que interactúan entre ellas en situaciones emocionales.

Además, a nivel molecular, investigadores de la Universidad de Granada propusieron, a partir de una revisión sistemática en el 2012, que de las múltiples hormonas reguladoras que se liberan en el tracto gastrointestinal en función del estado energético del organismo, la grelina tiene un papel fundamental en la iniciación del acto de alimentarse. Este péptido tiene la capacidad de activar regiones del sistema nervioso cómo el hipotálamo y otras áreas del tallo cerebral para que fisiológicamente experimentemos el deseo de consumir alimento (González-Jiménez y Schmidt Río-Valle, 2012).

Un cerebro desajustado

En condiciones normales, la grelina envía una señal al cerebro de que hace falta energía y que hay que comer, pero no siempre es tan específica como para decirnos qué deberíamos consumir. Es la corteza cerebral la que interpreta toda la información del organismo para tomar la decisión de lo que hay que comer y ahí es cuando las cosas fallan.

Una explicación tentativa es que el consumo frecuente y desmedido de grasas, azúcares y carbohidratos debilita la señalización o comunicación en los circuitos cerebrales. Así, para poder experimentar la sensación de placer, necesitamos porciones de alimento cada vez más grandes. En consecuencia, elegimos los alimentos que percibimos como más sabrosos, pero con más calorías, y además sentimos ansia por consumirlos, lo que nos impide tomar la mejor decisión a la hora de seleccionar nuestra comida. Por ejemplo, preferimos beber un refresco, ¡el más grande!, ¡el de tres litros!, para que nos alcance bien, en lugar de dos litros de agua. Incluso algunos científicos han mostrado evidencia de que el azúcar, y otros carbohidratos de sabor agradable y a veces la grasa pueden producir efectos semejantes a los de las drogas de abuso, activando esa parte del cerebro que nos genera la sensación de placer (Agencia Sinc, 2020).

No se ha demostrado si es la causa o la consecuencia, pero las personas que padecen obesidad tienen un cerebro que funciona diferente, pues ante estímulos visuales relacionados a alimentos apetecibles presentan patrones de activación cerebral que difieren al de las personas de peso normal. De acuerdo con estudios de imagen funcional del cerebro, como la tomografía o la resonancia magnética, se ha observado una correlación: a mayor índice de masa corporal, mayor es la activación del circuito de la recompensa (Verdejo-Román, et al., 2017).

Con el uso de estas técnicas de imagen es posible conocer las regiones cerebrales donde aumenta el flujo sanguíneo y que en consecuencia están empleando más oxígeno, lo que se traduce en mayor actividad neuronal. El patrón de actividad cerebral que se ha identificado en algunas personas que padecen obesidad, se asemeja al de las personas que padecen de adicciones a sustancias, pues como lo describe la misma Nora Volkow, directora del Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas (nida, por sus siglas en inglés), la exposición crónica a una variedad de sustancias adictivas modifica la actividad neuroquímica del cerebro (cambian las señales que usa el cerebro para comunicarse), y afecta el funcionamiento del núcleo accumbens, el cual forma parte del circuito de la recompensa. Los cambios en este circuito dan como resultado las adaptaciones del cerebro que conducen al establecimiento y mantenimiento de procesos adictivos (Koob y Volkow, 2016). Es decir, el cerebro se vuelve adicto y cada vez necesita más alimento sabroso para producir placer, parecido a lo que sucede con las drogas de abuso.

Figura 3. Un cerebro desajustado.
Crédito: Shutterstock, uso reservado.

En condiciones de salud, el circuito cerebral del balance energético proporciona la información necesaria a los circuitos cerebrales de la gratificación para que nuestra alimentación sea adaptativa, pero en nuestras sociedades actuales, esta relación se invierte y no consumimos alimento para nutrirnos, sino para tener esas sensaciones agradables. Así, podemos decir que nuestro cerebro se ha desajustado, por lo que nuestro comportamiento alimentario puede ser inadecuado y dar como resultado la ganancia excesiva de peso.

Conclusiones

Hoy en día, estamos rodeados de ambientes obesogénicos que nos impiden formar hábitos alimentarios saludables. Por ejemplo, en la tiendita de la esquina o en el súper encontramos una gran variedad de botanas (papas saladas, chilositas, agridulces, entre otras), refrescos de todo tamaño y sabor, galletas (saladas, chocolatosas o cremosas), por mencionar algunos de los muchos productos disponibles. En las calles y avenidas principales hay cientos de negocios formales e informales con una amplia variedad de alimentos sabrosos; podría apostar que incluso ahora que estás leyendo esto, se te hace agua la boca.

La obesidad es una enfermedad crónica, es decir, se desarrolla poco a poco, no amanecemos obesos de un día a otro. Se produce por el consumo frecuente y excesivo de grasas, azúcares y otros carbohidratos, en interacción con otros factores como la amplia disponibilidad de alimentos, el sedentarismo y la predisposición genética.

Aunque la ciencia ha avanzado en el conocimiento de los factores que intervienen en este problema, como en los mecanismos cerebrales que participan para controlar la selección y cantidad de alimento, esto no es suficiente. Es un problema que implica la participación de todos, científicos, gobiernos, empresarios, instancias de salud y de la sociedad en general.

La mejor solución es la prevención, necesitamos modificar nuestros hábitos alimentarios, disminuir el consumo de alimentos con alto contenido de sal, azúcar y grasas; pero lo más importante: es indispensable reaprender que podemos obtener placer alimentario con una dieta más sana. Para ello, el trabajo multidisciplinario entre médicos, nutriólogos y neuropsicólogos es fundamental. Esto permitirá que tu cerebro funcione de forma adecuada y que no esté desajustado. ¡Cuida tu cerebro!

Aunque el concepto de la adicción a la comida sigue en debate, el hecho es que las estrategias publicitarias de las compañías de alimentos poco saludables han aprovechado muy bien el conocimiento disponible de cómo nuestro cerebro asocia los estímulos sensoriales agradables, con emociones y con familias felices. Estas tácticas publicitarias y la interacción con otros factores como los ya mencionados nos han llevado al lugar en el que nos encontramos, pues desde hace tiempo estamos entre los tres países con mayores índices de sobrepeso y obesidad. Tal vez ahora sea el turno de los sistemas de salud para que se propongan campañas que se basen en las evidencias actualmente disponibles y que con la participación de la sociedad en general y los profesionales de la salud tomemos al toro por los cuernos, pues “quien come con cordura, por su salud procura”.

Referencias

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Recepción: 2023/06/17. Aceptación: 2024/03/19. Publicación: 2025/05/09.

Resumen

¿Sabías que una computadora puede ayudarte a detectar enfermedades o saber si un alimento es seguro, sólo analizando cómo vibra una molécula? La inteligencia artificial (ia) está cambiando las reglas del juego en la ciencia moderna, especialmente en una técnica llamada espectroscopía ftir. Esta herramienta permite “escuchar” las vibraciones de las moléculas para conocer su estructura, algo que antes requería horas de análisis por parte de especialistas. Ahora, gracias a la ia, este proceso es más rápido, preciso y accesible. Este artículo explora cómo la combinación entre ia y ftir está revolucionando campos como el diagnóstico temprano del cáncer o el control de calidad de los alimentos. ¿Cómo lo logran? Mediante algoritmos capaces de reconocer patrones invisibles al ojo humano, que ayudan a tomar decisiones críticas en cuestión de minutos. Además, conocerás cómo estas tecnologías están siendo aplicadas en el mundo real y qué desafíos aún deben superarse. ¿Puede una red neuronal detectar un tumor? ¿O decirnos si una grasa es saludable? Acompáñanos a descubrir cómo la ciencia y la inteligencia artificial están trabajando juntas para entender mejor lo que no podemos ver… pero que está en todo lo que nos rodea.
Palabras clave: inteligencia artificial, espectroscopía ftir, análisis molecular, tecnología en salud, seguridad alimentaria.

When artificial intelligence listens to molecules

Abstract

Did you know that a computer can help you detect diseases or determine if a food is safe, just by analyzing how a molecule vibrates? Artificial intelligence (ai) is changing the game in modern science, especially in a technique called ftir spectroscopy. This tool allows us to “listen” to the vibrations of molecules to understand their structure, something that once required hours of analysis by experts. Now, thanks to ai, this process is faster, more accurate, and more accessible. This article explores how the combination of ai and ftir is revolutionizing fields like early cancer diagnosis and food quality control. How do they do it? By using algorithms capable of recognizing patterns invisible to the human eye, which help make critical decisions in minutes. You’ll also learn how these technologies are being applied in the real world and the challenges that still need to be overcome. Can a neural network detect a tumor? Or tell us if a fat is healthy? Join us to discover how science and artificial intelligence are working together to better understand what we can’t see… but is in everything around us.
Keywords: artificial intelligence, ftir spectroscopy, molecular analysis, health technology, food safety.

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¿Puede la inteligencia artificial ayudarnos a entender mejor la química?

La inteligencia artificial (ia) está transformando muchas áreas de nuestra vida: desde los asistentes virtuales en casa, hasta los avances en medicina, seguridad informática o industria automotriz. En química y bioquímica, su impacto es especialmente notable en la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (ftir), una técnica que permite analizar las características moleculares a través de las vibraciones de las sustancias. Este tipo de análisis ha sido clave para comprender la estructura de un sinfín de moléculas.

Aunque el ftir es una herramienta fundamental para el análisis espectral, su interpretación puede resultar desafiante, incluso para expertos. En este contexto, la ia ha tenido un impacto positivo al facilitar una tarea que solía ser compleja y extenuante. Gracias a ella, hoy se logran interpretaciones más precisas, eficientes y accesibles, revolucionando el análisis de grandes volúmenes de datos.

Este artículo analiza el impacto de la ia en la interpretación de espectros ftir y explora sus aplicaciones en áreas como la investigación médica y la seguridad alimentaria.

La técnica que capta la voz secreta de las moléculas

La espectroscopía ftir es una técnica analítica clave que permite estudiar las propiedades moleculares mediante la absorción de luz infrarroja. Este proceso revela patrones vibracionales únicos —similares a las huellas dactilares humanas — que brindan información valiosa sobre la estructura y composición de las sustancias (Fontes et al., 2020).

Aunque puede parecer una técnica lejana a nuestra vida cotidiana, su impacto es directo: interviene en la seguridad de los medicamentos que consumimos o en la detección de contaminantes ambientales que afectan la calidad del aire y del agua.

Uno de los puntos clave en el uso de esta técnica es la preparación de las muestras. Cualquier impureza —como agua— puede alterar el espectro y llevar a interpretaciones erróneas. Por eso, esta etapa requiere especial cuidado para evitar interferencias.

El espectrómetro ftir funciona mediante una fuente de luz infrarroja cuya longitud de onda interactúa con la muestra. Las vibraciones moleculares generadas son captadas por un detector y transformadas en datos que se representan como un espectro, lleno de picos y valles (ver figura 1).

Figura 1. Representación de un espectrómetro ftir típico y el espectro de una sustancia analizada.
Crédito: elaboración propia.

Esos picos reflejan las vibraciones de los enlaces moleculares. Cada enlace tiene una frecuencia de vibración específica, lo que permite a las y los científicos interpretar el espectro y deducir la estructura molecular de la sustancia. Aquí es donde la ia cobra protagonismo: permite identificar patrones espectrales con rapidez y precisión, tarea que antes requería un análisis manual, especializado y lento.

En comparación con otras técnicas, el ftir ofrece ventajas notables: resultados más rápidos, con equipos más económicos. Aunque, claro, también tiene limitaciones, como la dificultad para analizar mezclas complejas o materiales amorfos (sin estructura organizada).

Actualmente, esta técnica evoluciona de la mano de la ia, que mejora la interpretación de espectros complejos. Además, se están desarrollando instrumentos portátiles que podrían revolucionar su uso en campo, facilitando análisis en sitios remotos o en situaciones críticas —como la detección de contaminantes en tiempo real—.

A pesar de sus límites, la espectroscopía ftir sigue siendo esencial para la ciencia. Su integración con tecnologías de inteligencia artificial y aprendizaje automático promete expandir aún más sus aplicaciones en la medicina, la industria alimentaria y la protección ambiental.

¿Cómo sabemos qué dice una molécula?

Para entender cómo funciona la espectroscopía ftir y qué nos revela sobre el mundo microscópico de las moléculas, es esencial conocer algunos conceptos clave: absorción, transmitancia y reflexión. Estos procesos son fundamentales para interpretar cómo interactúa la radiación electromagnética con la materia (ver figura 2).

Cuando una molécula absorbe luz infrarroja, los átomos que la componen comienzan a vibrar. Este fenómeno —conocido como absorción— depende de la frecuencia de la luz y de los enlaces químicos presentes en la molécula. Al igual que un instrumento musical que emite sonidos únicos, cada molécula produce vibraciones específicas que pueden capturarse y analizarse, permitiendo su identificación precisa.

Por otro lado, la transmitancia se refiere a la cantidad de luz infrarroja que atraviesa una muestra hasta llegar al detector. Las muestras con alta transmitancia dejan pasar más luz, mientras que aquellas con baja transmitancia absorben una mayor cantidad.

Vibraciones que cuentan historias

El espectro ftir es una representación gráfica que muestra cómo se absorbe o transmite la luz infrarroja según su longitud de onda. Los picos y valles corresponden a las vibraciones de los enlaces químicos presentes en una muestra (ver figura 3; Lahlali et al., 2015; Nandiyanto et al., 2022).

Figura 3. Representación de pico y valle en espectro.
Crédito: elaboración propia.

Cada pico revela una vibración específica de un enlace químico. Esto permite a las y los científicos identificar y medir los compuestos presentes. Así como las notas en una partitura indican diferentes sonidos, los picos en un espectro marcan las frecuencias de vibración características de los enlaces moleculares.

En los espectros de transmitancia por ftir, las zonas más profundas indican las frecuencias donde la muestra absorbe energía. Las zonas planas, por el contrario, reflejan frecuencias que no fueron absorbidas.

Este comportamiento puede entenderse con un ejemplo cotidiano: cuando usas una camiseta clara en un día soleado, refleja más luz y te mantiene fresco. En cambio, una camiseta oscura absorbe más luz y te hace sentir más calor.

¿Para qué sirve ponerle oído a la materia?

Como se muestra en la figura 4, la espectroscopía ftir tiene una amplia gama de aplicaciones.

Figura 4. Áreas de aplicación del FTIR.
Crédito: elaboración propia.

• En química orgánica, se utiliza para identificar y caracterizar compuestos, analizar productos de reacción y asegurar su pureza y estructura.
• En la ciencia de los polímeros, permite estudiar la estructura, propiedades y degradación de materiales, así como detectar contaminantes. Esto es clave para evaluar su estabilidad en distintas condiciones de uso.
• En bioquímica, el ftir ayuda a analizar proteínas, grasas y azúcares en el cuerpo. Esto permite identificar indicadores de salud y estudiar cómo interactúan los medicamentos con nuestro organismo.
• En el análisis farmacéutico, se usa para el control de calidad de medicamentos, detectar adulterantes y evaluar cómo se combinan los componentes activos con los excipientes. Esto garantiza la eficacia y seguridad de los productos.
• También en la ciencia de los materiales es una técnica fundamental. Permite caracterizar compuestos como cerámicas, metales o vidrios, y detectar cambios en su composición tras procesos de fabricación o exposición a diferentes ambientes.

A pesar de sus múltiples beneficios, interpretar los espectros ftir puede ser todo un reto. Estos gráficos —llenos de picos y valles— ofrecen información muy detallada sobre enlaces y estructuras, pero analizarlos requiere experiencia y tiempo.

Aquí es donde entra en escena la inteligencia artificial. Gracias a sus capacidades de aprendizaje automático, permite automatizar y agilizar el análisis de espectros, haciendo que esta poderosa herramienta sea más accesible y eficiente para científicos de distintas áreas.

¿Y qué tiene que ver aquí la inteligencia artificial?

La inteligencia artificial (ia) abarca una amplia gama de tecnologías diseñadas para imitar capacidades cognitivas humanas como el aprendizaje, el razonamiento y la resolución autónoma de problemas (Lara Andino et al., 2024). Como se muestra en la figura 5, la ia se basa en varios pilares esenciales que la hacen posible y efectiva.

Figura 5. Ramas de la inteligencia artificial.
Crédito: elaboración propia.

Uno de los más importantes es el aprendizaje automático (Machine Learning, ml), que permite a los sistemas mejorar su rendimiento al analizar grandes cantidades de datos. Mediante la modificación de parámetros y modelos de entrenamiento, los algoritmos de ml pueden realizar tareas como clasificación o detección de patrones, sin necesidad de estar programados para cada caso (Gallo et al., 2021).

Otro pilar clave son las redes neuronales artificiales (Artificial Neural Networks, ann), inspiradas en la estructura del cerebro humano. Estas redes procesan la información de manera similar a como lo hacen nuestras neuronas (ver figura 6).

Figura 6. Ejemplificación de redes neuronales artificiales.
Crédito: elaboración propia.

Dentro del campo de la ia, las redes neuronales convolucionales (Convolutional Neural Networks, cnn) han sido especialmente útiles para tareas como el procesamiento de imágenes y el reconocimiento de patrones complejos (Ayeni, 2022).

El aprendizaje profundo (Deep Learning, dl) representa un paso más allá del aprendizaje automático tradicional. Utiliza múltiples capas de redes neuronales interconectadas que permiten una comprensión más profunda de los datos (De Lara-García, 2022). Gracias a esto, las máquinas pueden procesar información compleja —como imágenes, voz o texto— de una manera más parecida al cerebro humano (ver figura 7).

Figura 7. Ejemplificación de Deep Learning.
Crédito: elaboración propia.

Estos avances han revolucionado la interpretación de datos espectrales. Gracias al dl y a las redes neuronales, ahora se pueden identificar patrones complejos con mayor rapidez y precisión, automatizando procesos que antes requerían intervención humana y reduciendo el margen de error (Poggialini et al., 2022).

En campos como la espectroscopía, donde se manejan grandes volúmenes de datos, la ia ha optimizado procesos tradicionalmente manuales. Un buen ejemplo de esto es la espectroscopía ftir, que hoy se beneficia de análisis más veloces, objetivos y eficaces (Liu et al., 2020).

IA + química: una dupla que ya está dando resultados

Hasta hace poco, interpretar espectros ftir era una tarea manual que dependía de la experiencia de personas expertas. Este proceso era lento y podía ser subjetivo, especialmente al tratar espectros complejos o grandes volúmenes de datos.

Actualmente, existen enfoques basados en inteligencia artificial que han transformado este panorama. Por ejemplo, algunos modelos de clasificación pueden identificar espectros según sus características (ver figura 8), lo que permite detectar compuestos conocidos en distintos sectores, como la industria farmacéutica o petroquímica (Acosta-Jiménez et al., 2023).

Figura 8. Detección de tejido canceroso con aprendizaje automático.
Crédito: elaboración propia.

Además, las redes neuronales profundas, especialmente las cnn, han demostrado ser herramientas poderosas para la interpretación de espectros ftir. Estas redes procesan los datos por capas, de forma jerárquica (Saleem et al., 2022): empiezan reconociendo patrones simples y, capa tras capa, detectan características cada vez más complejas.

Esto les permite distinguir pequeñas diferencias entre compuestos con espectros similares, como se ilustra en la figura 9.

Figura 9. Detección de tejido canceroso con aprendizaje profundo.
Crédito: elaboración propia.

Mientras analizan los datos, las cnn extraen automáticamente información relevante y la asocian con estructuras moleculares, mejorando así la precisión y velocidad del análisis.

Por todas estas razones, las redes neuronales profundas se han convertido en herramientas esenciales para optimizar la interpretación espectral en distintos campos científicos.

Aplicaciones en el mundo real: la IA en acción

La inteligencia artificial (ia) ha logrado avances impresionantes en el análisis espectral mediante espectroscopía ftir, mostrando su enorme potencial en distintas áreas. Uno de los campos más prometedores es el diagnóstico temprano del cáncer, donde la combinación entre ia y ftir se perfila como una herramienta poderosa.

Este método es rápido, no invasivo y ofrece información detallada sobre la composición molecular de los tejidos. Por ejemplo, un estudio de Hannafon (2021) demostró cómo un modelo de ia, entrenado con imágenes médicas, puede identificar características específicas del tejido que rodea los tumores. Esto mejora la precisión y oportunidad en el diagnóstico del cáncer de mama. ¿La ventaja? Una detección más temprana y certera, lo que aumenta las probabilidades de tratamiento exitoso y supervivencia.

Además, la ia ha encontrado aplicaciones valiosas en el control de calidad de los alimentos. Al combinar espectros ftir con algoritmos inteligentes, es posible analizar la composición química de distintos productos y verificar que cumplan con los estándares necesarios.

Un ejemplo de esto lo encontramos en Rohman et al. (2020), donde se muestra cómo la ia puede evaluar la calidad de grasas y aceites, garantizando que sean seguros para el consumo. Por su parte, Feng et al. (2021) demostraron que la ia puede distinguir entre distintos tipos de alimentos y rastrear su origen, una función clave para asegurar su autenticidad y calidad.

Estos casos muestran que la inteligencia artificial no sólo mejora la precisión y velocidad en el análisis de espectros ftir, sino que también protege la salud pública y la seguridad alimentaria. Conforme estas tecnologías evolucionen, se espera que surjan nuevas aplicaciones capaces de mejorar la calidad de vida y monitorear aspectos clave como el medio ambiente.

¿Y ahora qué? Lo que esta tecnología puede cambiar

El avance de la inteligencia artificial y su integración con la espectroscopía ftir ya está transformando sectores clave, extendiendo su alcance a aplicaciones prácticas cada vez más innovadoras.

Esta combinación tecnológica tiene un enorme potencial para acelerar la investigación, mejorar la calidad de los productos y apoyar el desarrollo de nuevos materiales. Con el tiempo, el análisis espectral será más preciso, más rápido y más accesible, lo que revolucionará tanto la ciencia como la industria.

Sin embargo, aún hay retos por superar. Es fundamental contar con datos de alta calidad y entender cómo toma decisiones la ia para garantizar resultados confiables. Además, se necesita un trabajo colaborativo: especialistas en ia deben unir fuerzas con científicos de distintas áreas para lograr aplicaciones verdaderamente útiles y efectivas.

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Recepción: 2023/11/16. Aceptación: 2025/01/15. Publicación: 2025/05/09.

Resumen

Hoy en día, los empaques inteligentes y empaques activos están revolucionando la manera en que conservamos frutas y verduras, especialmente aquellas que siguen madurando después de ser cosechadas (climatéricas). Este artículo explica de forma sencilla cómo los empaques inteligentes permiten monitorear la frescura de los alimentos, mientras que los empaques activos ayudan a alargar su vida útil controlando su ambiente interno. También te contamos de qué materiales suelen estar hechos estos empaques —como plásticos especiales y bioplásticos— y cuáles son los principales factores que deterioran frutas y verduras. Además, exploramos investigaciones recientes que buscan mejorar los materiales para hacerlos aún más útiles, agregándoles propiedades antimicrobianas o antioxidantes. La combinación de estos dos tipos de empaques promete no sólo productos más frescos y seguros, sino también menos desperdicio de alimentos y mejores condiciones para productores y consumidores.
Palabras clave: empaques, frutas, verduras, conservación, frescura.

Intelligent and active packaging: coming to the rescue of your fruits and vegetables

Abstract

Today, intelligent and active packaging are revolutionizing the way we preserve fruits and vegetables, especially those that continue to ripen after being harvested (climacteric). This article explains in simple terms how intelligent packaging allows for monitoring the freshness of food, while active packaging helps extend its shelf life by controlling its internal environment. We also explain the materials commonly used in these packages—such as special plastics and bioplastics—and the main factors that deteriorate fruits and vegetables. Additionally, we explore recent research aimed at improving materials to make them even more useful, by adding antimicrobial or antioxidant properties. The combination of these two types of packaging promises not only fresher and safer products but also less food waste and better conditions for producers and consumers.
Keywords: packaging, fruits, vegetables, preservation, freshness.

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Introducción

El consumo de frutas y verduras es esencial para el ser humano debido a su alto valor nutricional, el cual depende de la calidad y frescura de los alimentos. Los sistemas tradicionales de conservación, como el empaquetado y el control de temperatura, juegan un papel crucial en la preservación de estos productos desde su cosecha hasta su consumo. Sin embargo, los métodos utilizados hasta ahora no han sido suficientes para extender significativamente la vida útil de los alimentos. Se estima que sólo el 60% de las frutas y verduras cosechadas se aprovecha para el consumo humano, mientras que el 40% restante se pudre durante su venta (Xia et al., 2022).

Una solución alternativa a los contenedores tradicionales es la aplicación de sistemas de empaques inteligentes (ei) y empaques activos (ea), los cuales pueden incrementar el porcentaje de producto aprovechable. Pero, ¿qué es un empaque inteligente? Un ei es un contenedor capaz de dar seguimiento a la variación de características como textura, color, sabor u olor del producto que contiene, desde su empaquetado hasta su consumo (Caicedo-Perea et al., 2022).

Y entonces, ¿a qué se le llama empaques activos? Los ea son envases diseñados para incrementar el tiempo de preservación de la calidad nutricional del alimento. Este tipo de empaques puede utilizarse desde la recolección hasta el consumo del producto (Vallejos et al., 2022).

Tanto los ei como los ea pueden emplearse en frutas y verduras climatéricas y no climatéricas, es decir, en alimentos que siguen madurando después de cosechados y en los que no lo hacen. Este artículo se enfoca especialmente en la preservación de los frutos climatéricos, ya que requieren un cuidado especial desde su recolección, empaquetado y transporte, hasta que finalmente llegan al consumidor.

Video 1. El químico Javier Pérez Castells explica qué son las frutas climatéricas y cómo siguen madurando después de ser cosechadas (El Debate, 2023).

En este contexto, el objetivo de esta revisión es explicar el uso de ei y ea en frutas y verduras climatéricas, abordando su definición, los materiales con los que se fabrican, sus mecánicas de funcionamiento y las investigaciones más recientes sobre la modificación de materiales para proveerlos de características útiles en dichos contenedores.

¿Empaques inteligentes… qué tanto?

Los empaques inteligentes informan al consumidor sobre la calidad, frescura y seguridad del producto desde su empaquetado hasta su consumo. Pero, ¿cómo funcionan? Actúan mediante sensores que reaccionan física o químicamente ante alteraciones del ambiente dentro del contenedor, como cambios en la temperatura, el pH o la concentración de gases. Estos cambios son detectados por un sensor, que puede mostrar, por ejemplo, un cambio de color o presentar un número, una letra o hasta una palabra relacionada con el tipo de cambio ocurrido.

¿Y para qué sirve conocer estas alteraciones? Estos indicadores pueden relacionarse con cambios en la calidad del alimento o incluso señalar la presencia de microbios dentro del empaque (Caicedo-Perea et al., 2022). Por ejemplo, la figura 1 muestra un tipo de empaque inteligente en el que, en una primera etapa (izquierda), el sensor incrustado muestra un punto verde, indicando que la fruta aún no ha alcanzado las características óptimas para el consumo. Tras un tiempo de envasado, el sensor cambia a color rojo para señalar que la fruta está lo suficientemente madura para su consumo.

Figura 1. Ejemplo ilustrativo del desempeño de un empaque inteligente (EI).
Crédito: Jesús Roberto Villegas Mendez.

No todos los empaques inteligentes son tan sofisticados. ¿Sabías que los contenedores tradicionales ya incluyen algo de “inteligente”? Así es, los empaques que usas a diario ya tienen incorporados elementos básicos de los empaques inteligentes. Estos elementos incluyen datos como la fecha de caducidad o la información nutrimental. Además, la información transmitida por los EI puede ser pasiva o activa. Para entender mejor, a continuación se describen estos dos tipos de información (Rodríguez-Sauceda et al., 2014):

• Pasiva. Se refiere a los datos impresos en el empaque al finalizar el envasado, como la declaración nutrimental, la fecha de caducidad, las condiciones de almacenamiento, entre otros.
• Activa. Esta información se genera mediante sensores y define el estado de madurez del alimento empaquetado, desde su envasado hasta su consumo. La información activa se puede consultar en tiempo real y en cualquier momento, como la temperatura o el estado de madurez, entre otros.

Empaques activos, de día y de noche

Los empaques activos tienen la capacidad de controlar el crecimiento de microbios y/o aumentar la vida útil de los alimentos en anaquel. Estos contenedores pueden utilizarse desde la recolección hasta la ingesta del alimento. Los ea mantienen un ambiente regulado en su interior, el cual proporciona las condiciones adecuadas para la preservación del producto empaquetado. Para generar este ambiente, se emplean agentes activos con alguna de las siguientes funciones (Vilela et al., 2018):

• Emitir sustancias que detienen o matan microbios (antimicrobianas), como dióxido de carbono (CO_₂) o nitrógeno.
• Captar humedad, oxígeno (O_₂) o, en el caso de frutas y verduras, compuestos que propician su maduración, como el etileno.1
  Etileno: gas considerado una hormona del crecimiento para las frutas y verduras climatéricas, ya que promueve su maduración (Wei et al., 2021).

Las formas más comunes en las que los agentes activos se utilizan en los empaques activos son: contenidos en “costalitos” o en combinación con el material del envase (matriz). Aunque los costalitos son los más comunes y fáciles de utilizar, ya que simplemente se llenan con el agente y se colocan dentro del empaque, tienen algunas desventajas. Pueden romperse o producir fugas del agente durante su desempeño, lo que ocasionaría que el producto se contamine y, al ser consumido, podría causar daño a la salud. Un ejemplo de esto es un costalito que cumple la función de absorber la humedad del interior del empaque, lo cual ayuda a reducir el crecimiento de microbios en el fruto contenido (ver figura 2) (Yildirim y Röcker, 2018).

Figura 2. Imagen muestra de un empaque activo (EA) que utiliza un costalito absorbente de humedad.
Crédito: Jesús Roberto Villegas Mendez.

Por otro lado, la combinación del agente activo y la matriz puede realizarse mediante una mezcla directa de ambos o cubriendo la superficie interior del contenedor con el agente. La figura 3 ilustra un ea donde el agente está mezclado con el material utilizado para la fabricación del envase. En este caso, el contenedor tiene propiedades antimicrobianas que sirven para controlar el crecimiento de microorganismos en el fruto. Si bien la combinación del agente y la matriz no requiere accesorios adicionales en el interior del contenedor, como en el caso de los costalitos, es fundamental verificar que el agente no contamine el alimento para poder desarrollar este tipo de empaques activos (Vallejos et al., 2022).

Figura 3. Representación de un empaque activo donde se mezcló el agente activo y la matriz.
Crédito: Jesús Roberto Villegas Mendez.

¿Con qué se suelen fabricar los EI y EA?

El vidrio, la madera y el cartón son algunos de los materiales con los que se pueden fabricar empaques inteligentes y activos, pero los plásticos son los más utilizados para este fin. La resistencia, ligereza y relativa facilidad de manufactura son algunas de las propiedades que hacen que los plásticos sean la opción más destacada en este tipo de contenedores. Los plásticos más utilizados en los EI y EA son (Vallejos et al., 2022; Yadav et al., 2021; Yu et al., 2021):

• Polietileno (pe). Es un plástico derivado del petróleo, flexible, inerte, reciclable y considerado el más utilizado para la manufactura de empaques de alimentos. Con este plástico se pueden moldear botellas, láminas, películas, bolsas y contenedores.
• Poliestireno (ps). Es un plástico sintetizado a partir de subproductos de hidrocarburos fósiles, caracterizado por ser rígido, transparente y reciclable. Con el ps se fabrican empaques en forma de bandejas transparentes.
• Ácido poliláctico (pla). Este plástico biodegradable se deriva de procesos biotecnológicos que utilizan productos ricos en almidón como materia prima (papa, maíz, arroz, etc.). Es rígido, con mayor transparencia y propiedades mecánicas similares a las del pe.
• Quitosano (qs). Este material bioplástico se sintetiza a partir del exoesqueleto de los crustáceos. Se caracteriza por ser biodegradable, de fácil maleabilidad, rígido y destaca por sus propiedades antimicrobianas contra mohos, bacterias y levaduras.

Lo que se debe cuidar en una fruta o verdura empaquetada

Las frutas y verduras climatéricas, desde su recolección hasta su consumo, están expuestas a diversos factores que pueden deteriorarlas. La continua maduración de estos productos es una de sus características más importantes, ya que, entre más maduro esté un fruto, mayor es su contenido de azúcares y nutrientes, lo que lo convierte en un medio ideal para el cultivo de microorganismos (Álvarez-Hernández et al., 2021).

¿Por qué siguen madurando las frutas y verduras climatéricas después de ser cosechadas?

Esto se debe a que, una vez recolectadas, las frutas y verduras continúan su ciclo de respiración. Este ciclo implica que el fruto absorbe oxígeno del entorno y produce dióxido de carbono (CO_₂), calor, vapor de agua y etileno (C_₂H_₄) (figura 4). Precisamente, la generación de C_₂H_₄ durante la maduración dentro del empaque incrementa su concentración, lo que acelera exponencialmente la maduración del fruto. En otras palabras, el C_₂H_₄ actúa como hormona de maduración en las frutas y verduras climatéricas, y a través de la maduración se generan cambios en la textura, sabor, olor y color del fruto (Wei et al., 2021).

Figura 4. Representación gráfica de la respiración de una fruta climatérica.
Crédito: Jesús Roberto Villegas Mendez.

Existen varias opciones para controlar el efecto del C_₂H_₄ en las frutas y verduras climatéricas (Wei et al., 2021):

• Modificar genéticamente el fruto para que no produzca C_₂H_₄.
• Añadir sustancias químicas al fruto que bloqueen la generación de C_₂H_₄.
• Utilizar agentes activos que retengan u oxiden el C_₂H_₄.

Para controlar el efecto del C_₂H_₄, se han desarrollado empaques activos (ea) que retienen u oxidan este gas. Por ejemplo, se han elaborado bolsas con una matriz de polietileno (pe) adicionadas con minerales porosos que actúan como absorbentes de C_₂H_₄. El uso de estas bolsas en el empaquetado de brócoli incrementó la preservación del fruto por 15 días más en comparación con una bolsa de pe sin adición (Wei et al., 2021). También se han diseñado costalitos con permanganato de potasio2 y sepiolita (mineral poroso) para oxidar el C_₂H_₄. Estos costalitos fueron colocados junto con albaricoques dentro de un empaque de plástico, y se determinó que su uso incrementó la vida útil de los frutos en comparación con un empaque sin costalitos (Álvarez-Hernández et al., 2021).

El crecimiento de microbios es otro factor crítico que afecta la vida útil y la seguridad de los alimentos. Para mitigar este riesgo, se ha modificado materiales para dotarlos de propiedades antimicrobianas, con posible aplicación en sistemas de empaques activos. Una de las modificaciones más destacadas es la integración de agentes que puedan inhibir el crecimiento de microorganismos o causar la muerte celular de las bacterias. Algunos ejemplos de agentes con estas propiedades son (Chawla et al., 2021):

• Aceites esenciales (orégano, clavo, pimiento, entre otros).
• Extractos de plantas (té verde, orégano, ajo, etc.).
• Óxidos metálicos (óxido de zinc, óxido de titanio, óxido de magnesio, etc.).

Además de estos agentes activos, la matriz en sí misma puede tener propiedades antimicrobianas. Por ejemplo, el quitosano (qs). Un estudio orientado a la obtención de materiales con propiedades antimicrobianas fue el realizado por Yadav et al. (2021), quienes desarrollaron películas a base de quitosano, óxido de zinc y ácido gálico con propiedades antimicrobianas y antioxidantes, con posibilidad de ser utilizadas en empaques activos. Otro estudio, realizado por Lan et al. (2021), elaboró películas de qs adicionadas con óxido de titanio y bagazo de manzana roja. Estas películas mostraron propiedades antimicrobianas y antioxidantes orientadas a su aplicación en envases activos.

Aunque el desarrollo de nuevos empaques inteligentes y activos sigue en investigación, ya existen productos comerciales como SuperFresh™, una almohadilla utilizada en contenedores de carne de pescado, que libera CO_₂ al reaccionar con el agua en el empaque, prolongando la vida útil del producto. Otro ejemplo comercial es PEAKfresh®, una marca de bolsas de plástico capaces de absorber C_₂H_₄, utilizadas para envolver frutas y verduras y así preservarlas en el refrigerador por más tiempo. Además, están las comunes almohadillas que se colocan debajo de las carnes en los supermercados, que, por si no lo sabías, sirven para absorber el agua en el interior de la bolsa, reduciendo la probabilidad de derrames de líquidos y el desarrollo de microbios.

El mayor reto para el desarrollo de nuevos empaques inteligentes y activos, además de garantizar que no perjudiquen la salud, es su fabricación. Muchos de los agentes activos no soportan las altas temperaturas de fabricación de algunos plásticos, lo que lleva a su descomposición. También es importante tener en cuenta que la adición de agentes activos en plásticos puede afectar negativamente la flexibilidad, dureza y elasticidad del empaque resultante (Vallejos et al., 2022).

Conclusiones

De acuerdo con la literatura, es evidente que el uso de empaques inteligentes y empaques activos en frutas y verduras climatéricas ofrece al consumidor productos de mayor calidad, frescura y una mayor vida útil en anaquel. Por lo tanto, la propuesta de utilizar conjuntamente estos dos sistemas podría mejorar la trazabilidad, la seguridad y la durabilidad del alimento contenido, lo que contribuiría a reducir tanto las pérdidas para los productores de la cosecha como los riesgos para la salud derivados del consumo de alimentos en mal estado.

Sin embargo, existen limitaciones técnicas relacionadas con las condiciones de fabricación de los plásticos y el riesgo de descomposición de los agentes durante este proceso, lo que representa un desafío para el desarrollo de nuevos envases. Finalmente, se puede concluir que, aunque los empaques inteligentes (ei) y activos (ea) son una solución prometedora para aumentar el aprovechamiento de los alimentos, es fundamental que el manejo y el consumo consciente continúen siendo prioritarios para la reducción del desperdicio alimentario.

Referencias

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Recepción: 2023/11/17. Aceptación: 2024/09/15. Publicación: 2025/05/09.

Resumen

A lo largo de los años, el uso de plantas medicinales se ha mantenido como una de las alternativas de salud más accesibles en comunidades de todo el mundo. Dado que las plantas carecen de movilidad, son vulnerables a experimentar condiciones de estrés ambiental, daño por microorganismos y depredadores. Para hacer frente a estos desafíos, las plantas han desarrollado diversos sistemas de defensa, incluido un sofisticado sistema químico. Este sistema consiste en producir compuestos conocidos como metabolitos secundarios, fitoquímicos o productos naturales. Éstos, además de ofrecerles protección, también brindan múltiples beneficios a nuestra salud. En este artículo les invitamos a conocer qué es una planta medicinal, cómo producen las sustancias con propiedades curativas, y la manera en que la flora medicinal mexicana está siendo estudiada para el desarrollo de nuevos fármacos.
Palabras clave: medicina tradicional mexicana, plantas medicinales, metabolitos secundarios, productos naturales, fármacos.

Mexican medicinal plants: extraordinary laboratories for therapeutic development

Abstract

Over the years, the use of medicinal plants has remained one of the most accessible health alternatives in communities around the world. Since plants lack mobility, they are vulnerable to experiencing environmental stress conditions, damage from microorganisms, and predators. To cope with these challenges, plants have developed various defense systems, including a sophisticated chemical system. This system involves the production of compounds known as secondary metabolites, phytochemicals, or natural products. These not only offer protection but also provide multiple benefits to our health. In this article, we invite you to learn what a medicinal plant is, how they produce substances with healing properties, and how Mexican medicinal flora is being studied for the development of new drugs.
Keywords: traditional Mexican medicine, medicinal plants, secondary metabolites, natural products, pharmaceuticals.

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Introducción

¿Quién de nosotros no ha recurrido al poder curativo de una planta medicinal? Tal vez recuerdes haber bebido té de manzanilla o hierbabuena contra algún malestar estomacal, haber aplicado sábila para curar heridas o para aliviar la irritación de la piel, o quizá hayas optado por la pomada de árnica para disminuir las molestias musculares, heridas, inflamación y dolor. Éste es únicamente un breve resumen de las plantas medicinales que se utilizan con frecuencia en México.

Si bien en nuestro país hay una amplia variedad de plantas con propiedades curativas de uso común, como la árnica, cola de caballo, valeriana, cuachalalate, muicle o hierba de la virgen, ¿sabías que en México existen aproximadamente 4,500 plantas con potencial terapéutico? Este número nos ha llevado a ser reconocidos como el segundo país a nivel mundial en cuanto a flora medicinal documentada, inmediatamente después de China (Alamilla y Neyra, 2020). Además, ¿sabías que el herbario medicinal del Instituto Mexicano del Seguro Social (imss) constituye el depósito de flora terapéutica más importante de Latinoamérica? (Fundación unam, 2021).

Dada la creciente prevalencia de enfermedades crónico-degenerativas como el cáncer, hipertensión, Alzhéimer, así como enfermedades infecciosas farmacorresistentes, la búsqueda de nuevas alternativas terapéuticas se ha convertido en una necesidad de salud urgente. En este sentido, el uso de las plantas medicinales representa una de las fuentes más importantes de sustancias bioactivas (Gusain, et al., 2021). Aproximadamente 40% de los fármacos usados a nivel mundial y 60% de los fármacos empleados en el tratamiento del cáncer han sido inspirados o contienen compuestos provenientes de fuentes botánicas (Alonso-Castro et al., 2011; oms, 2023); por tanto, nuestra flora medicinal representa una excelente área de investigación para la búsqueda de nuevos fármacos.

Figura 1. Manzanilla, planta medicinal de uso común en México.
Crédito: ShutterStock.

¿Qué es una planta medicinal?

Una planta medicinal es una planta que posee atributos curativos, una especie en la que alguno o varios de sus de órganos (raíz, tallos, hojas o flores) se emplean para el tratamiento de diversos padecimientos. Habitualmente se consumen en forma de infusiones o productos homeopáticos (ver figura 1; Guzmán et al., 2017; Sofowora et al., 2013). Aunque se han realizado numerosos estudios, en muchos casos, el componente químico activo responsable de los efectos atribuidos a estas plantas permanece sin identificar.

¿Cómo se producen las sustancias con propiedades curativas en las plantas?

Las plantas son organismos vivos, que permanecen estables en un lugar y al no poder moverse tienen sistemas que les permiten, en primera instancia, alimentarse. Esto lo hacen mediante la fotosíntesis, en la que provechan la luz del sol, el agua y el dióxido de carbono (CO₂) de la atmósfera para sintetizar azúcares, como la glucosa. Este compuesto esencial es el primer paso para obtener moléculas necesarias para su desarrollo y reproducción, incluidos carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. A este proceso se denomina metabolismo primario (ver figura 2).

Sin embargo, las plantas no son ajenas a sufrir situaciones de estrés: organismos que puedan dañarlas, condiciones adversas del medioambiente, entre otras. Para protegerse o hacer frente a estas difíciles condiciones, las plantas han desarrollado una serie de mecanismos de defensa. Por un lado, poseen estructuras físicas como las espinas, espigas y pelos, que les permiten soportar altos niveles de radiación o sequía (Lustre-Sánchez, 2022). Por otro, tienen un sofisticado sistema de defensa químico denominado metabolismo secundario, en el que, a partir de los metabolitos primarios, producen una variedad de compuestos de naturaleza química diversa conocidos como metabolitos secundarios, fitoquímicos o productos naturales (Dewick, 2009; ver figura 2).

Figura 2. Fotosíntesis. Proceso metabólico que emplean las plantas para producir metabolitos primarios, que además de ser su propio alimento, darán origen al metabolismo secundario.
Crédito: elaboración propia con Biorender.com.

Dentro de los metabolitos secundarios (ver figura 3) se incluyen tres principales grupos: terpenos, como el betacaroteno, presente en alimentos típicos como la zanahoria y la calabaza, que al ser consumidos, se convierten en precursores de vitaminas; compuestos fenólicos, como el resveratrol, abundante en la piel de las uvas y que actúa como un potente antioxidante frente a la producción de radicales libres, dando la ventaja de prevenir el envejecimiento, y alcaloides, como la cafeína, que las plantas producen como pesticida natural, y en el humano aumenta el estado de alerta y previene la fatiga (Dewick, 2009, Kennedy y Wightman, 2022).

Figura 3. Principales grupos de metabolitos secundarios y su actividad biológica.
Crédito: elaboración propia a partir de Zhao et al., 2023, con Biorender.com.

Uso de plantas medicinales en México

En nuestro país, el uso de plantas medicinales proviene de una rica tradición ancestral. La medicina tradicional es parte de la identidad nacional, costumbres propias de nuestros pueblos y comunidades indígenas; en ella confluyen una mezcla de elementos culturales y creencias religiosas heredadas de nuestros antepasados con el arte de la herbolaria.

Aunque en la última década, no existen datos sobre la prevalencia del uso de la medicina tradicional en la población mexicana, durante la entrevista al Dr. Erick Estrada Lugo, especialista en plantas medicinales, se reporta que la medicina tradicional representa la atención primaria de salud y el único recurso para el 45% de la población nacional. Además, otro 45% de los mexicanos complementa la medicina alópata (atención médica brindada por especialistas de salud) con herbolaria o viceversa (Muñetón Pérez, 2009).

Más recientemente, la Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (Alamilla y Neyra, 2020), dio a conocer que en México 80% de la población utiliza de manera frecuente hierbas medicinales. Asimismo, existen alrededor de 250 plantas de uso común, de las cuales 85% no cuenta con planes de manejo sustentable, por lo que podrían correr el riesgo de desaparecer (Alamilla y Neyra, 2020; Cruz-Pérez et al., 2021).

Herbolaria mexicana e investigaciones nacionales

Dentro de la herbolaria mexicana existe una amplia diversidad de plantas medicinales con las cuales se producen una variedad de fitoterapéuticos autorizados. Algunos ejemplos incluyen Hypericum perforatum (hierba de San Juan), Valeriana officinalis (Valeriana), Calendula officinalis (Caléndula), Passiflora incarnata (Pasionaria) y Silybum marianum (Cardo santo) (ver figura 4). Éstas plantas han logrado posicionarse dentro del mercado de los Estados Unidos, con ventas relacionadas a la activación del sistema inmunológico, el alivio del estrés y la salud del corazón (cofepris, 2022).

Figura 4. Plantas medicinales con las cuales se producen una variedad de fitoterapéuticos en México. Imágenes tomadas de INaturalist y Wikimedia Commons.
Créditos: Patrick Hacker, 2020; Ivar Leidus, 2021; PumpkinSky, 2017; flagstaffotos, 2007.

En este sentido, científicos mexicanos reconocen el enorme potencial de esta área de investigación. Por ello, desde hace varias décadas han implementado una serie de investigaciones en torno a las plantas medicinales con el objetivo de validar su uso medicinal, así como brindar nuevas alternativas terapéuticas que puedan hacer frente a la creciente escalada de enfermedades como el cáncer, diabetes, así como para brindar nuevas opciones de tratamiento en enfermedades infecciosas farmacorresistentes.

Este interés ha quedado evidenciado por el continuo flujo de publicaciones en torno a las propiedades medicinales de las plantas mexicanas. Por ejemplo, en enfermedades como el cáncer, múltiples trabajos han logrado identificar 300 plantas medicinales relacionadas con actividad anticancerígena (Alonso-Castro et al., 2011). Sin embargo, es importante destacar que de las 4,500 especies medicinales estimadas para nuestro país sólo el 5% cuenta con investigaciones farmacológicas.

Asimismo, dentro del compromiso de contribuir al conocimiento de plantas medicinales mexicanas, especialistas químicos y de la salud llevan a cabo estudios de la composición química de especies medicinales del género Lippia, Salvia, Simsia y Trixis. Se evalúa su actividad biológica en padecimientos como cáncer y enfermedades infecciosas bacterianas y fúngicas farmacoresistentes, además de su actividad antioxidante, fotoprotectora y antinflamatoria (ver figura 5).

Figura 5. Plantas medicinales mexicanas: Tecoma stans, Simsia amplexicaulis, Lippia callicarpifolia y Trixis michoacana var. longifolia. Imágenes tomadas de Wikimedia Commons, INaturalist y enciclovida.
Créditos: Jim Evans, 2016; Bodofzt, 2019; juanantonino-sandoval, 2022; conabio.

Estas investigaciones, en las que se conjunta la medicina tradicional y los estudios científicos, sugieren que, en el futuro, la medicina tradicional y las plantas medicinales desempeñarán un papel dominante. Además, se espera que a finales de siglo haya esfuerzos notables para establecer su integración complementaria y respetuosa en los sistemas nacionales de salud (Singh, 2018).

Conclusiones

El uso de plantas medicinales ha sido y seguirá siendo un componente fundamental de la medicina tradicional mexicana. Sin embargo, el retorno a la cultura de lo natural puede contribuir de manera negativa en el deterioro o pérdida de nuestros recursos vulnerables si no se lleva a cabo de manera responsable. Los compuestos bioactivos ofrecen alternativas para aliviar enfermedades, mantener la salud física, emocional, mental o espiritual y, en consecuencia, mejorar nuestra calidad de vida a menor costo, por lo que es fundamental proyectar a nuestro país como uno de los reservorios globales del conocimiento ancestral en medicina tradicional, que a su vez sea la base para la búsqueda y desarrollo de nuevos fármacos que tengan impacto en la medicina del futuro, reconociendo nuestros orígenes, cultura y tradiciones como la base fundamental de conocimientos.

Agradecimientos

Estancia posdoctoral realizada gracias al Programa de Becas Posdoctorales en la unam.

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Recepción: 2024/01/10. Aceptación: 2024/10/04. Publicación: 2025/05/09.