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MELANINA Y BIO-NANOTECNOLOGIA

Melanina y Bio/Nanotecnología

 

Nakato Lewis

Blackherbals en la fuente del Nilo, UG Ltd.

octubre de 2006

Mumia, un polvo derivado de las momias egipcias secas, era una de las mercancías más valoradas en los estantes de las boticas. Se cree que contiene poderosas curas místicas para muchas enfermedades, la demanda de mumia en la Europa del siglo XVII era tan grande que era imposible suministrarla. Como resultado, los charlatanes médicos se enriquecieron vendiendo mumia falsa, hecha con los restos de prisioneros ejecutados recientemente. Además, los aceites y las resinas que se usaban para embalsamar el cuerpo eran tan potentes que las momias que vendían a los médicos en Europa destilaban los vendajes para usarlos en sus medicinas. El embalsamamiento fue uno de los principales usos de la aromaterapia, preservando el tejido de los cuerpos durante miles de años: empírica, charlatanería y prácticas médicas alternativas. de las propiedades, como la conductividad eléctrica, que está presente sólo en ese nivel.

 

Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, o aproximadamente una millonésima parte del tamaño de la cabeza de un alfiler. El prefijo proviene de "nanos", la palabra griega para enano.  La nanotecnología existe desde hace varias décadas, pero recién ahora su potencial comienza a materializarse. Se espera que la medicina sea solo uno de los campos que más se beneficiará de la tecnología.  

 

Una de las primeras cosas que aprendemos en la clase de ciencias es que hay tres estados de la materia, gas, líquido y sólido. Todos los materiales negros pertenecen al estado sólido y siguen sus leyes.  Los materiales negros están presentes en todo el universo y son de gran interés para la evolución de nuestro planeta y de los sistemas vivos. Están presentes en la litosfera como minerales, grafito, pizarra negra, fullerenos; en la hidrosfera como partículas negras en mares, lagos y ríos; en la atmósfera como hollín y humo; en cosmos como fullerenos y cósmidos; y en el universo como agujeros negros. En la biosfera, la materia negra es más conocida como la molécula de melanina (pigmento negro), en todas sus formas. El elemento químico carbono es la base de la mayor parte de la vida en este planeta y también es de color negro. 

 

La melanina constituye una clase de pigmentos, que están muy extendidos en humanos, animales y vegetales. Si bien el nombre melanina en griego significa negro, no todas las melaninas como pigmentos son negras, sino que pueden variar de marrón a amarillo. Pertenece a una familia de sustancias negras únicas y muy estables que está presente en toda la naturaleza y el universo.

Características físicas de los materiales negros y la melanina

 

Pero incluso antes de que aprendamos sobre los diferentes estados de la materia, aprendemos que la materia no se crea ni se destruye, solo se reorganiza. Una de las características físicas de los materiales negros es su capacidad de reorganizar su estructura química para absorber toda la energía del espectro de energía radiante. La energía reflejada es luz blanca, es decir, del sol en el rango visible, mientras que la energía absorbida es de color negro. La melanina absorbe energía luminosa, energía sonora y energía electromagnética. La melanina también tiene muchas otras propiedades interesantes, como la absorción ultravioleta, donde actualmente se utiliza en la preparación de lentes ópticos absorbentes de UV y en cremas cosméticas.

Los colores de la melanina son los de un semiconductor puro. Al igual que con otros materiales negros, como el grafito y los fullerenos, este estado está sujeto a cambios por dopaje con otros materiales. Todos los materiales negros, incluida la melanina, muestran una notable afinidad por los metales y exhiben la capacidad de formar complejos de transferencia de carga, que pueden llevar una carga positiva o negativa. La melanina puede conducir electricidad sin ofrecer resistencia al flujo de electricidad. Esto significa que la melanina tiene capacidades superconductoras. También se comporta como un aislante en el sentido de que no permitirá que la corriente eléctrica pase a través de su estructura, similar a los aislantes de goma y plástico. La capacidad añadida de la melanina para sufrir polimerización es de gran interés en la Industria por su uso nanotecnológico en bioplásticos y biopolímeros.  

La melanina también muestra lo que se denomina cambio de umbral (un interruptor de encendido/apagado), lo que significa que puede funcionar como un regulador biomecánico de funciones biológicas.  De mayor interés para la comunidad científica es su uso en la ingeniería genética de fármacos para enfermedades específicas y otras aplicaciones microbianas utilizando nanotecnología. Por ejemplo, dos laboratorios de investigación en el sitio del río Savannah en los EE. UU. están realizando un estudio para comprender mejor cómo los científicos pueden alentar a ciertas bacterias a producir más de un tipo de melanina, un pigmento similar al que oscurece la piel humana, lo que podría ser utilizado para limpiar metales y radionúclidos (partículas de radiación) en el medio ambiente.

Esto se llama biorremediación, el uso de seres vivos, como microbios o plantas, para limpiar la contaminación ambiental. Se ha demostrado que la melanina acelera la velocidad a la que los microbios transforman los metales y los radionúclidos en el suelo. Los investigadores esperan estimular a las bacterias para que produzcan más melanina brindándoles ciertos nutrientes, lo que a su vez podría acelerar la velocidad a la que se desintoxican o inmovilizan los metales y los radionúclidos que se encuentran actualmente en el medio ambiente.

 

En otro ejemplo, los experimentos con ratones se han mostrado prometedores para el futuro de la nanotecnología en el tratamiento del cáncer. La tecnología que se está probando involucra una nanopartícula de un polímero de hidrógeno y carbono con fragmentos de fármaco unidos a su tejido y unidos a una sustancia que se concentra en las células cancerosas. Al tratar con éxito el tumor de cáncer de próstata en ratones, esta investigación lleva a los médicos un paso más cerca de poder inyectar a los pacientes con nanopartículas que perforan el interior de los tumores y liberan poderosas dosis de medicamentos contra el cáncer mientras dejan el resto del cuerpo intacto. Sin embargo, un problema importante que tienen los científicos para perfeccionar la inyección de sangre es que las nanopartículas terminan en el hígado y el bazo, un efecto secundario no deseado porque una vez que se disuelven en esos órganos, liberan niveles tóxicos de quimioterapia en el tejido sano.

Melanina en fisiología humana

La fisiología africana se basa en la molécula bioquímica de la melanina. La melanina es un químico vital único que se encuentra en alta concentración en las personas de ascendencia africana.  Además de proporcionar pigmentación al cabello, la piel y los ojos, la melanina se incorpora a todos los sistemas principales y órganos vitales del cuerpo, lo que lleva el control de todos los sistemas corporales bajo el sistema nervioso central, la red de información del cuerpo. . La melanina se encuentra en el sistema nervioso, la médula espinal, las glándulas, el cerebro, el ADN, los músculos, los intestinos, el corazón, la sangre y el hígado.  Su presencia se encuentra en toda la naturaleza y también se encuentra en muchos de nuestros alimentos.

 

Como eliminador de radicales libres o eliminador de oxígeno, la melanina tiene características antitoxinas adicionales y, como tal, puede servir como un terminador de reacciones en cadena de radicales libres. Como eliminador de radicales libres, la melanina juega un papel importante en la preservación de las células de los efectos tóxicos del oxígeno (efecto antioxidante) y generalmente está presente en el sitio de reparación de tejidos, regeneración de cortes y heridas y enfermedades infecciosas. La melanina también aumenta la velocidad de los mensajes nerviosos y cerebrales que se transmiten entre los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro y todas las señales transmitidas a través de la red nerviosa corporal. La melanina puede unirse y liberar muchos de los elementos conocidos que son esenciales para el metabolismo corporal adecuado. Atraviesa fácilmente la barrera hematoencefálica y, por lo tanto, es útil como portador de otros agentes terapéuticos que deben llegar al tejido cerebral para producir sus respuestas terapéuticas. Se diseñaron una variedad de drogas, como la cloroquina, la cocaína, la heroína, las anfetaminas, etc. tener una alta afinidad por la melanina.

En el pasado, la medicina occidental consideraba a la melanina un producto de desecho del metabolismo humano, que no cumplía ninguna función útil en el cuerpo. Desde entonces, la ciencia moderna ha descubierto que la molécula de melanina, al igual que otros materiales negros con los que está relacionada, es un polímero bioquímico muy antiguo, muy refinado, complejo y multifuncional que tiene una amplia variedad de funciones importantes dentro del cuerpo humano y en toda la naturaleza. Los estudios científicos anteriores que aclaraban las estructuras bioquímicas humanas nunca tomaron en cuenta la importancia de la melanina en el cuerpo humano. Por lo tanto, en el tratamiento de enfermedades, las primeras determinaciones médicas y farmacéuticas basaron las respuestas físicas, neurológicas y metabólicas de los animales solo en animales blancos o albinos, como un medio para extrapolar la respuesta media de los humanos a los medicamentos, químicos y pesticidas producidos en laboratorio. En consecuencia, las diferencias fisiológicas, metabólicas y neurológicas en la composición biológica de las personas negras no se incluyeron en esos estudios. Esta es una de las razones por las que la medicina occidental no funciona adecuadamente en personas con melanosis y por la que sufrimos tantos efectos secundarios por estas sustancias. La medicina basada en la raza que ahora está desarrollando la industria farmacéutica se basa en medicamentos sintéticos y genéticamente modificados, productos químicos, alimentos y, ahora, melanina.

Las melaninas naturales incluyen eumelaninas, feomelaninas, neuromelaninas y alomelaninas (de origen vegetal). Los colores en humanos están determinados principalmente por dos tipos de melanina, eumelaninas y feomelaninas. Las eumelaninas se derivan del precursor, la tirosina, generalmente insolubles y de color negro o pardo. Las feomelaninas tienen tirosina y cisteína como precursores, generalmente son solubles en álcali y de color mucho más claro. Bajo el microscopio, la melanina es marrón, no refractaria y finamente granular con gránulos individuales, con un diámetro de menos de 800 nanómetros.

Las melaninas son polímeros producidos por polimerización de intermedios reactivos. Los intermedios reactivos se producen química o enzimáticamente a partir de precursores que consisten en especies químicas más pequeñas en cantidades variables, como tirosina, triptófano, glutamato, fenilalanina, serotonina, melantonina, dopamina, norepinefrina (noradrenalina) y epinefrina (adrenalina). El término melanina incluye melaninas naturales, que suelen ser polímeros de alto peso molecular (generalmente, pesos moleculares de millones).

 

La melanina natural se forma a través de vías bioquímicas naturales. Uno es la dieta, que involucra los aminoácidos fenilalanina y tirosina. La fenilalanina es una sustancia química dietética que proviene de la carne roja y la soja. Es un precursor de la melanina, que puede elevar la presión arterial. Otra vía para la producción natural de melanina implica el uso de los neurotransmisores epinefrina y norepinefrina. La producción de melanina está íntimamente relacionada con el sistema nervioso (neuramelanina) porque la tirosina y la fenilalanina también son precursores de los neurotransmisores epinefrina, norepinefrina y dopamina.

 

La vía metabólica, para la producción de melanina a partir de bloques de construcción de aminoácidos, encuentra su máxima presencia en aquellas células que tienen una gran demanda de esos productos, el cerebro. Las células del cerebro tienen altos niveles de tirosinasa porque hay una gran demanda de dopamina. La enzima tirosinasa juega un papel clave en la síntesis de melaninas y sus derivados. La sustancia negra, la región del cerebro donde la concentración de melanina es muy alta, se caracteriza por células con altos niveles de tirosinasa. Cantidades insuficientes de esta enzima causan deficiencias de melanina en algunos humanos. El gen de la tirosinasa humana ha sido aislado, secuenciado genéticamente y clonado.

Actualmente, la melanina se produce sintéticamente o se aísla de fuentes naturales. Las fuentes naturales incluyen ojos de res, calamares, cabello, bacterias como los antibióticos Streptococcus y E. coli, y el cerebro humano, entre otros.

Beneficios y riesgos

Con el uso de la ingeniería genética y la nanotecnología, las melaninas, sus precursores y sus derivados se producen sintéticamente y se patentan con pesos moleculares, tamaños de partículas y composiciones predecibles. En consecuencia, las melaninas ahora pueden unirse a anticuerpos y, por lo tanto, dirigirse a células específicas (por ejemplo, células hepáticas). La melanina tiene una serie de propiedades que pueden aprovecharse para alterar el metabolismo celular y/o eliminar o introducir toxinas intracelulares e intercelulares. Dichas propiedades incluyen la eliminación de oxígeno y radicales libres, la unión de metales, la unión de especies catiónicas orgánicas, la catálisis de reacciones acopladas de reducción-oxidación. Estas propiedades no son interdependientes y la melanina puede modificarse y optimizarse selectivamente. Los fármacos pueden unirse covalentemente a la melanina o simplemente adsorberse en su superficie. Pueden unirse de tal manera que induzcan el metabolismo celular en la célula diana y provoquen la liberación del agente terapéutico.

Otros usos terapéuticos de la melanina biosintética son: 1) para tratar las deficiencias de melanina; 2) prevenir enfermedades neurodegenerativas del sistema nervioso causadas por la exposición a agentes tóxicos; y 3) ayudar en la recuperación de neuronas lesionadas como resultado de una lesión o enfermedad directa. De hecho, los usos terapéuticos de la melanina y sus derivados mencionados anteriormente ya han sido patentados en los EE. UU. De hecho, hay varias patentes sobre el proceso de producción de melanina mediante ingeniería genética utilizando microorganismos modificados genéticamente. Además, las nanopartículas de melanina pueden entrar en las células humanas y en el suelo, pueden desencadenar reacciones químicas y pueden interferir con los procesos biológicos y ecológicos normales. Las nanopartículas sintéticas pueden cruzar fácilmente la barrera hematoencefálica de la piel, lo que debería ser motivo de gran preocupación para las personas de color. Esta tecnología es apta para el bioterrorismo y esto es solo la punta del iceberg. Un análisis reciente de los datos del genoma humano en las bases de datos públicas revela que existen cientos, posiblemente miles de marcadores para armas étnicas específicas. En los negros hay unos 15.000 posibles marcadores bioquímicos que existen como futuras armas biológicas.

El mundo se está convirtiendo verdaderamente en un lugar muy peligroso. La modificación genética de los alimentos comunes que comemos, en la producción de vacunas, herbicidas, pesticidas y la reorganización de células animales y vegetales en bio/nanotecnología para producir las llamadas características físicas y bioquímicas deseadas en todas las especies, es arrogante y necia. El Dios melancólico que creó el universo y nosotros junto con él, no puede ser superado. ¿Está la ciencia occidental tratando de demostrar que Dios no es perfecto porque algunas de sus creaciones requieren arreglos? Las enfermedades y dolencias con las que nos enfrentamos no son de Dios. Aunque no tenemos control sobre el tipo de genes que recibimos al nacer, la mayoría de las enfermedades que adquirimos en nuestra vida son por nuestra propia cuenta. Son los humanos los que están contaminando la tierra y al contaminar la tierra, nos contaminamos a nosotros mismos y a nuestro medio ambiente. A través de la ingeniería genética y la nanotecnología, han abierto la caja de Pandora y es posible que no podamos cerrarla. Ya ha ido demasiado lejos.

 

Estados Unidos es el líder mundial en nanotecnología, pero no está prestando suficiente atención al medio ambiente, la salud o los riesgos de seguridad que plantean los productos a nanoescala, dice un informe publicado por el Consejo Nacional de Investigación independiente. Al menos 50 efectos nocivos se pueden atribuir a entidades genéticamente modificadas y manipuladas. Ya hay 300 productos de consumo en los estantes que contienen ingredientes a nanoescala, incluidos varios alimentos y muchos cosméticos, con poca o ninguna investigación para documentar su seguridad.  Entonces, como puede ver, los charlatanes atacan de nuevo.

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