Tecnología e Innovación

Revista - Divulgación de Ciencia y Educación
Enero – Abril 2024, Vol. 2, No. 1
i
Contenido
Autoridades...........................................................................................................................................................................ii
Consejo editorial ............................................................................................................................................................. iii
Consejo arbitral ............................................................................................................................................................... iii
Consejo técnico................................................................................................................................................................ iv
Información legal ..............................................................................................................................................................v
Acerca de esta edición................................................................................................................................................ vi
¿Es posible la bioimpresión de órganos?....................................................................................................... 1
Explorando la materia con Dinámica Molecular..................................................................................... 4
Organ-on-a-chip: hacia la medicina personalizada..............................................................................7
Nanotecnología: un mundo invisible................................................................................................................10
Los óxidos metálicos y su actividad bactericida....................................................................................13
Fotocatálisis y residuos en el tratamiento de agua.............................................................................17
Metabolitos secundarios de las plantas y sus propiedades antimicrobianas...............20
La nobleza de las bacterias probióticas .....................................................................................................23
Los sistemas agrícolas como sumideros de carbono........................................................................26
Flores comestibles…, más allá de la ornamentación ..........................................................................30
Nanomateriales: Interrogantes en la agricultura.................................................................................33
Salchichas híbridas para los hot dogs .........................................................................................................36
Litio en México y su uso en baterías ...............................................................................................................40
Plásticos y bioplásticos: mitos y realidades.............................................................................................. 44
Membranas nanoestructuradas para el tratamiento de aguas ...............................................47
Valle del Mezquital: desafíos ambientales y de salud pública....................................................50

ii
Autoridades
Mtra. Evelyn Cecia Salgado Pineda
(Gobernadora Constitucional del Estado de Guerrero)
Dr. Marcial Rodríguez Saldaña
(Secretario de Educación del Estado de Guerrero)
Dr. Mario Arturo Rivera Martínez
(Rector de la Universidad Politécnica del Estado de Guerrero)
Arq. Urb. Itzel Anais Zanabriga Salinas
(Secretaria Académica)
L.C. Jaime Lucena Nava
(Secretario Administrativo)
Lic. Aurora Cecilia Vega Anzurez
(Abogada General)
M.I.T.E. Laura García Lagunas
(Directora de la Ingeniería en Energía y Tecnología Ambiental)
Lic. Arandi Alexandra Ocampo Medina
(Directora de la Ingeniería en Redes y Telecomunicaciones)
M.A. Salvador Román Romo
(Director de la Licenciatura en comercio Internacional y Aduanas)

iii
Consejo editorial
Editor responsable
Dr. José Andrés Alanís Navarro (UPEGro)
Editores asociados
Dra. María Adriana García López (UPEGro)
M.C. Zeferino Simón Galarza Brito (Consultor
independiente)
Dr. Alfredo Olea Rogel (UPChiapas)
Consejo arbitral
Centro de Investigación en Ingeniería y
Ciencias Aplicadas (CIICAp)
Dr. Marcos Fuentes Pérez
Dr. Francisco Christian Martínez Tejeda
Centro de Investigación y Desarrollo
Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ)
Dra. Antonia Sandoval González
Hospital IMSS Bienestar, Taxco de Alarcón,
Escuela Superior de Enfermería #4 (UAGro)
Dra. Lucila Acevedo Figueroa
Instituto de Seguridad y Servicios Sociales
de los Trabajadores del Estado (ISSSTE
Tláhuac)
M.A.H. Yuridia Iveth Alonso García
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
(IMTA)
Dr. Eduardo Venegas Reyes
Instituto Nacional de Salud Pública (INSP)
Dra. Martha Itzel García Torres
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y
Electrónica (INAOE)
Dra. Claudia Reyes Betanzo
Investigadores y consultores independientes
M.C. Zeferino Simón Galarza Brito
Dra. Sarahí Alanís Navarro
M.C. Reynaldo Alanís Cantú
Ing. Kenia Velázquez Medina
Tecnológico Nacional de México (TecNM)
Dr. Julio César Calva Yáñez
Universidad Autónoma de Guerrero (UAGro)
Dra. Ana Rosa Angelmo García
Universidad de Excelencia Educativa de
México (UEEM)
Dr. Luis Ixtlilco Cortés
Universidad del Istmo, campus Tehuantepec
(UNITSMO)
Dr. Francisco Ginez Carbajal
Universidad Jaume I, España
M.C. Teresa Díaz Pérez
Universidad Michoacana
Dr. Jaime Apolinar Martínez Arroyo
Universidad Nacional Autónoma de México
(UNAM)
Dr. Carlos Andrés Gallardo Leyva
Universidad Politécnica de Chiapas
(UPChiapas)
Dra. Diana Paulina Martínez Cancino
Dr. Alfredo Olea Rogel
Universidad Politécnica del Estado de
Guerrero (UPEGro)
M.B. Ericka Flores Brito
Dra. Cristina Lizama Bahena
M.C. Daniel Edahi Urueta Hinojosa
M.C. Juan Esteban Mota Cruz
M.E. Jorge Armando Suárez Escobar
M.E. Diana Griselle Bahena Arce
Dra. Paola Marcela Moreno Romero
M.A. María Liliana Díaz Portillo
M.E.F. Elizabeth León Acosta
M.F. Denia Lucero Dirzo Victoria
Lic. Yaelin Nallely Calixto Hernández
Dr. Marco Antonio Ramírez Gómez
Dr. Carlos Alberto Rodríguez Castañeda
Dra. María Adriana García López
Dr. José Andrés Alanís Navarro
Universidad Tecnológica de Acapulco (UTA)
M.C. Jesús Jonathan Mariche Bernal
Dr. Francisco Javier Moyado Bahena
M.A. Mayo Iatlayuatl Urióstegui Flores
L.G. Isabel de la Sancha Flores
Universidad Tecnológica de Hermosillo
(UTH)
M.A. Gabriel Rendón Hoyos
M.C. Otila Noema Valenzuela Amavizca
Universidad Tecnológica de la Costa Grande
de Guerrero (UTCGG)
Dr. José Luis Espinosa Enríquez

iv
Universidad Tecnológica y Politécnica de
Coyuca de Benítez (UTyPCB)
M.E. Anahí Vega Ortiz
Consejo técnico
Corrección de estilo
M.C. Zeferino Simón Galarza Brito (Consultor
independiente)
Dra. María Adriana García López (UPEGro)
Diseño y difusión
Ing. Óscar Omar Zaragoza Landa (UPEGro)
Ing. Illich Plascencia Cruz (UPEGro)
Gestoría
Lic. Aurora Cecilia Vega Anzures (UPEGro)
M.C. Jesús Jonathan Mariche Bernal (UTA)
Facebook
Sitio web
Ing. Eduardo Ramos Reynoso (UPEGro)

v
Información legal
Revista - Divulgación de Ciencia y Educación, Redicye, Vol. 2, No. 1, Enero - Abril 2024, es una
publicación cuatrimestral editada por la Universidad Politécnica del Estado de Guerrero,
Carretera Federal Iguala - Taxco km 105, Comunidad de Puente Campuzano, 40321, Taxco de
Alarcón, Guerrero, México, Tel. (733) 102 9960, https://redicye.upeg.edu.mx,
redicye@upeg.edu.mx. Editor responsable: Dr. José Andrés Alanís Navarro. Reserva de
Derechos al Uso Exclusivo No. 04-2023-041116535000-102, ISSN: 2992-7153, ambos otorgados por
el Instituto Nacional del Derecho de Autor. Responsable de la última actualización de este
número: Dr. José Andrés Alanís Navarro, Carretera Federal Iguala - Taxco km 105, Comunidad
de Puente Campuzano, 40321, Taxco de Alarcón, Guerrero, México, 10 de mayo de 2024.
La Revista – Divulgación de Ciencia y Educación está bajo la licencia internacional Crative
Commons: Atribución – NoComercial – CompartirIgual (CC-BY-NC-SA 4.0).

vi
Acerca de esta edición
En la Edición especial Tecnología e Innovación de la Revista – Divulgación de Ciencia y
Educación, Redicye, Enero – Abril 2024, Vol. 2, No. 1, se presentan trabajos correspondientes a
las áreas del conocimiento de Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías,
CONAHCyT: I. Físico-Matemáticas y Ciencias de la Tierra; II. Biología y Química; VII. Ciencias
de la Agricultura, Agropecuarias, Forestales y de Ecosistemas; VIII Ingeniería y Desarrollo
Tecnológico, y IX: Multidisciplinaria. La investigación impulsa la generación de conocimiento
de diferentes disciplinas y su divulgación. El desarrollo de la nanotecnología y de los
nanomateriales ofrece diversas aplicaciones que van desde mejorar la producción de sistemas
alimentarios, farmacéuticos, control de microorganismos patógenos, combatir enfermedades
infecciosas, tecnologías ambientales en el tratamiento de agua, incluso estudios de simulación
computacional para comprender las interacciones y propiedades moleculares de compuestos
químicos aplicados a la industria. En las ciencias biotecnológicas se exploran nuevas
herramientas que permitan mejorar la salud humana; como la bioimpresión de tejidos y
órganos, así como el diseño de microdispositivos que regulen y mejoren las condiciones de
tejidos en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, aprovechamiento de metabolitos
secundarios de plantas con propiedades bactericidas con gran potencial en la industria
farmacéutica. La comunidad científica se ha enfocado en estudiar especies vegetales que
favorezcan al secuestro de carbono mediante sistemas de agrocultivos selectivos,
minimizando el efecto invernadero, para lograr la seguridad alimentaria y la restauración de
ecosistemas. Las especies vegetales y florales otorgan estética al paisaje, además de impulsar
el mecanismo de polinización, es un hecho que el aprovechamiento de flores comestibles,
ofrece una opción saludable en la alimentación, ya que aportan nutrientes, minerales,
proteínas, vitaminas y fibra dietética. Otra opción de alimentos alternativos es el consumo de
proteínas alternativas que no son de origen animal, como las salchichas híbridas que
representan una opción saludable que las convencionales. Respecto a los recursos naturales,
el agua es el elemento con mayores desafíos para mantener su calidad, dentro de las
tecnologías del agua, la fotocatálisis representa una opción sostenible para eliminar
contaminantes del agua. La recuperación de ecosistemas requiere de varios actores y
acciones que permitan una mejor gestión del agua, buenas prácticas agrícolas, gestión de
residuos y aplicación de políticas públicas para restaurar espacios naturales y cuerpos de
agua en zonas vulnerables como el Valle de Mezquital. En el mismo sentido, el uso de
materiales plásticos de forma responsable nos invita a distinguir los bioplásticos
biodegradables para el manejo adecuado y su disposición final que impulsen soluciones para
reducir, reciclar y diseñar plásticos de manera sostenible. Finalmente, un tema de gran
relevancia es la extracción de materiales energéticos para almacenar energía eléctrica,
basada en el aprovechamiento baterías de segunda generación de litio y su impacto en el
desarrollo económico del país.
Consejo editorial

1
¿Es posible la bioimpresión de órganos?
Lucy-Caterine Daza-Gómez,1
Karen Yesenia Pérez-Salas 2
Demanda de órganos
La lista de espera actual para trasplantes de
órganos ha crecido de manera constante en las
últimas décadas hasta llegar a más de 120 mil
candidatos a la espera de recibir un órgano. Solo
en los Estados Unidos de América, cada día mueren
en promedio 18 personas esperando un trasplante
de órgano debido a la escasez de donadores. En
México la situación no es diferente; el órgano
humano más demandado para trasplante es el
riñón, debido en gran medida al aumento en la
prevalencia de diabetes mellitus y de hipertensión
arterial. De 15 702 personas que están en espera de
un riñón en México, solo 2 700 personas lograrán
recibirlo. Es decir, alrededor del 83% de las
personas que actualmente necesitan un riñón, se
quedarán sin recibirlo. Y la demanda de trasplante
de órganos sigue aumentando, al igual que la
escasez de donantes adecuados. La necesidad de
fabricar órganos de forma artificial y suplir la
demanda actual, propicia el nacimiento de la
ingeniería de tejidos, también conocida como
biofabricación, la cual es un proceso que consiste
en la construcción de tejidos y órganos vivos
utilizando técnicas avanzadas y células vivas. En la
década de los 60’ comenzó a desarrollarse esta
disciplina, y ha avanzado con el desarrollo de
matrices tridimensionales (andamios) para cultivar
células en ellos, tratando de imitar los tejidos
reales. Uno de los avances más significativos en
esta rama ha sido la fabricación de órganos
artificiales, como una vejiga urinaria utilizando
células del propio paciente.
Por otro lado, en la segunda década del siglo XXI
comienza a tener gran auge la manufactura
aditiva, popularmente conocida como impresión en
tres dimensiones. Esta tecnología le ha dado un
impulso importante a la ingeniería de tejidos,
generando una rama nueva dentro del campo de la
biofabricación, la cual se ha denominado
bioimpresión 3D (tres dimensiones).
Bioimpresión 3D
La historia de la bioimpresión se remonta a 1984
con el nacimiento de la primera técnica de
impresión 3D, conocida como la estereolitografía. A
partir de ahí, se definió la impresión 3D como un
proceso de fabricación aditiva, que consiste en la
obtención de objetos 3D mediante la deposición
capa por capa. La bioimpresión es una técnica
utilizada para obtener órganos de forma sintética.
Se puede definir como la manipulación de células
vivas para construir tejidos en 3D, utilizando un
equipo de manufactura aditiva que permite
construir estructuras tridimensionales
(previamente definidas) que contiene biomateriales
y/o células vivas (denominadas en conjunto como
biotinta), está técnica logra sincronizar la
deposición/entrecruzamiento de la biotinta con un
movimiento motorizado. Esta definición se limita al
uso de células, sin embargo, la bioimpresión se
puede clasificar en 4 niveles diferentes,
dependiendo de la interacción con el cuerpo
humano (figura 1).
Figura 1. Clasificación de la bioimpresión 3D.
Por ejemplo, se puede hablar de bioimpresión
“nivel 1” cuando se usan equipos tradicionales de
impresión 3D, para fabricar tumores, los cuales son
diferentes para cada paciente, ya que pueden
crecer en diferentes trayectorias. Estos tumores
fabricados sirven como guía quirúrgica para los
médicos, y determinar estrategias personalizadas,
minimizando los daños durante las cirugías. En este
caso no es necesario que los materiales con los que
se fabrican los productos sean biocompatibles,
debido a que no interaccionan con el cuerpo del
paciente. En el “nivel 2” de bioimpresión, está la
fabricación de prótesis, como las prótesis de

2
cadera, las cuales son las más demandadas en
México. Este tipo de prótesis quedan fijas dentro
del cuerpo receptor, y el objetivo final es que
mantengan su estructura intacta; que no se
degraden con el tiempo. En el “nivel 3”, se propone
la fabricación de sistemas que estén compuestos
de materiales biocompatibles, capaces de
degradarse a una tasa controlable del cuerpo
humano. En todos los niveles de fabricación
anteriores, no se incluyen células; sin embargo, en
el último nivel, se incorporan células, y es donde se
engloba la impresión de órganos humanos.
Proceso de bioimpresión 3D
El proceso de bioimpresión consta en general de 4
etapas (Figura 2). La primera etapa es el pre-
procesamiento, el cual consiste en obtener
imágenes del órgano de interés mediante TC
(tomografía computarizada), resonancia
magnética, rayos X o ultrasonido. Una vez
obtenidas las imágenes del órgano se hace un
modelado 3D y una segmentación (cortar el modelo
en muchos pedazos, que sirven como guía para la
deposición del material), esto se hace cuando se
quiere obtener un órgano a la medida, es decir un
órgano específico para determinada persona
(órgano a medida). Sin embargo, el diseño del
órgano se puede obtener directamente a través de
un software de diseño asistido por computadora
(CAD, por sus siglas en inglés). Posteriormente, los
modelos 3D del órgano y/o tejido se dividen en
cortes horizontales 2D (con tamaño y orientación
personalizables) mediante un software
específico. Una vez obtenido el modelo 3D. La
segunda etapa consiste en la preparación de la
biotinta, que son materiales cuya composición
debe incluir I.) Células vivas, preferiblemente del
mismo paciente para evitar rechazo de los órganos,
II.) Un buffer el cual es importante para mantener
un pH adecuado que permite el crecimiento de las
células, III.) Biomateriales, los cuales son los
encargados de dar rigidez al órgano, y sirve de guía
para el crecimiento de las células, es decir actúa
como una plantilla, y “les dirá” a las células la forma
que deberán seguir para formar un órgano. En
general, este biomaterial deberá ir degradándose,
para que dé cabida a nuevo tejido formado por las
células. Por lo cual, es muy importante la selección
del material, ya que como primera medida debe ser
biocompatible, y que los productos de su
degradación no sean tóxicos, y puedan inducir la
muerte de las células. IV.) Otros ingredientes que
deben tener las biotintas son las moléculas
biológicas, las cuales incluyen factores de
crecimiento, hormonas, proteínas, aminoácidos,
antibióticos y antimicóticos, todos ellos enfocados
al crecimiento y/o la diferenciación celular. Deben
elegirse cuidadosamente los componentes de la
biotinta de acuerdo con los requisitos estructurales
y los enfoques para la impresión, ya que es crucial
garantizar la biocompatibilidad, la imprimibilidad y
buenas propiedades mecánicas.
Figura 2. Etapas de la bioimpresión 3D.
En la tercera etapa se lleva a cabo la impresión
de la geometría deseada. Antes de la bioimpresión,
es necesario confirmar la configuración adecuada
de los parámetros de impresión, como la velocidad,
temperatura de impresión. En esta etapa se pueden
usar diferentes tipos de bioimpresión, entre las más
importantes está la basada en extrusión de
material, la cual es la más popular, y es la que se
muestra en la Figura 2. Sin embargo, existen otras
más como la basada en gotas, en láser o la
estereolitografía.
La cuarta y última etapa de la bioimpresión,
consiste en el post-procesamiento. Después de la
bioimpresión, el objetivo es hacer que las células
que se encuentran dispersas en la biotinta crezcan,
maduren (si es el caso) y proliferen, de esta manera
puedan formar conexiones y generen algunas
funciones del tejido/órgano natural a través de
estimulación física y química.

3
¿Puede la bioimpresión 3D ser una
tecnología que permita la fabricación de
órganos personalizados?
La respuesta es sí, ya que la bioimpresión 3D ha
evolucionado rápidamente durante las últimas tres
décadas, y estudios recientes han logrado grandes
avances en la fabricación de organoides (mini-
órganos) y la construcción de modelos in vitro (un
ambiente controlado fuera del cuerpo; en el
laboratorio). Por ejemplo, en 2019, un investigador
israelí logró fabricar un corazón permeable a
escala reducida. Y unos meses más tarde,
investigadores estadounidenses lograron la
bioimpresión de corazones humanos de colágeno
a varias escalas. Esto representa un avance
significativo en biofabricación de construcciones
de tejido específicas para cada paciente. Sin
embargo, en la actualidad, utilizar la bioimpresión
3D para resolver la escasez de trasplantes de
órganos es demasiado optimista, debido a la
complejidad de los órganos humanos. Además, las
técnicas actuales todavía tienen mucho margen de
progreso, por ejemplo, la resolución y la velocidad
de la impresión. Además, la bioimpresión a
múltiples escalas, múltiples materiales y múltiples
células se está convirtiendo en el foco del
desarrollo futuro.
Se espera que esta técnica de biofabricación
continúe evolucionando para lograr el proceso
desde la similitud estructural hasta la
funcionalidad. A través de esta técnica se han
logrado casos exitosos relacionados con
aplicaciones de piel, cartílagos, nervios, huesos,
riñones y tejido cardíaco. Pero aún quedan varios
desafíos, debido a que los tejidos humanos son
extremadamente complejos, aún no es posible
recapitular sus características funcionales y
estructurales utilizando un solo material.
Palabras clave: biompresión 3D; biofabricación;
órganos; manufactura aditiva.
Agradecimientos
A la Dra. Lucy Caterine-Daza Gómez agradece por
la estancia posdoctoral realizada mediante
Programa de Becas Posdoctorales en la UNAM
(POSDOC). También se agradece a los proyectos
PAPIIT IG100220 y CONAHCyT 140617. La Dra. Karen-
Pérez agradece el financiamiento otorgado por
CONAHCyT por la beca posdoctoral con CVU
779993.
1
Lucy Caterine Daza Gómez: Química con Maestría
y Doctorado en Ciencias Químicas. Completó un
posdoctorado en el Instituto de Ciencias Aplicadas
y Tecnología (ICAT). Es candidata a investigadora
en el Sistema Nacional de Investigadores (SNI) y ha
contribuido en la enseñanza universitaria,
dirigiendo cursos de licenciatura en la Facultad de
Ingeniería de la UNAM.
Contacto: caterine.daza@icat.unam.mx
2 Karen Yesenia Pérez Salas: realiza una estancia
posdoctoral en la UNAM.
Contacto: karen.perez@icat.unam.mx
Lecturas recomendadas
Crespo Garay C. (2021). La bioimpresión 3D, el futuro
de los trasplantes de órganos. Revista Nat Geo,
Ciencia.
Marchante A. (2023). Proyectos de bioimpresión:
órganos y tejidos impresos en 3D. 3D Natives.
Santillán M.L. (2020). Impresión 3D y sus nuevas
tendencias. Ciencia UNAM-DGDC.
Recibido: febrero 23 de 2024
Aceptado: abril 08 de 2024
Publicado: mayo 10 de 2024

4
Explorando la materia con Dinámica Molecular
César Augusto Camas-Flores 1
Introducción
Los átomos son aquellas partículas “indivisibles”
que forman la materia, tienen un tamaño lo
suficientemente pequeño que se podrían juntar en
línea unos diez mil millones de ellos para formar un
metro de largo. Esto nos lleva a pensar que el
análisis de su comportamiento y características se
vuelve muy complejo. Tan sólo el estudio de un
trozo de materia a escalas tan diminutas requiere,
en muchas ocasiones, de un tiempo considerable y
de grandes recursos económicos, así como
infraestructura sofisticada para efectuarlo a nivel
laboratorio de manera adecuada.
Alternativamente a la experimentación, una de las
líneas de investigación con grandes posibilidades
y resultados ha sido la simulación computacional a
través de distinto métodos y técnicas, usando
códigos de programación que permiten establecer
condiciones fisicoquímicas y/o termodinámicas
para escenarios de interacción atómica o
molecular, permitiendo el conocimiento de muchos
fenómenos a ese nivel con una alta confiabilidad.
Dentro de los métodos más empleados, con propias
ventajas y consideraciones, podemos mencionar a
la Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT, por
sus siglas en inglés), el método de Montecarlo y la
Dinámica Molecular. Esta última es objeto de
discusión de este artículo.
¿Qué es la Dinámica Molecular?
La Dinámica Molecular (DM) es un método con el
cual se estudia la estructura, propiedades y
características de sistemas multicuerpos a través
del cálculo del movimiento de las partículas que los
componen. En otras palabras, el método emplea el
estudio de la dinámica de las partículas a partir de
las ecuaciones de Newton (Ley de inercia: relación
entre la fuerza y la aceleración, acción-reacción),
debido a que proporcionan las características
adecuadas para calcular las fuerzas entre ellas y
predecir su movimiento, conociendo así cómo será
su comportamiento en el tiempo. Es importante
hacer notar que, aunque la DM es un método
clásico (no cuántico), los principios de la Mecánica
Cuántica están inmersos en los cálculos hechos de
los potenciales energéticos empleados para cada
tipo de sistema atómico/molecular.
Este enfoque nos permite simular la evolución de
sustancias, compuestos o materiales en general a
nivel nanoscópico, en condiciones que podrían ser
difíciles o incluso imposibles de recrear en un
laboratorio, controlando parámetros tales como
temperatura, presión, volumen, energía o potencial
químico. De este modo, la DM brinda una
herramienta invaluable para comprender cómo se
comportan y reaccionan los materiales, lo que a su
vez podría tener aplicaciones en diversas áreas,
desde la química y la física hasta la biología e
ingeniería de materiales.
Bases de la Dinámica Molecular
La Dinámica Molecular tiene su base en las leyes de
la mecánica clásica. Esto implica que podemos
calcular los movimientos de cada partícula
considerando su energía interna (la energía total
almacenada en un sistema), conocer la fuerza a
partir de dicha energía, y si sabemos su masa,
podríamos llegar a calcular la respectiva
aceleración en un instante dado; después, con una
serie de integraciones, podemos determinar su
velocidad y su posición. El proceso será repetido
tantas veces como lo indique el total del tiempo
necesario para calcular las propiedades del
sistema deseado. La siguiente figura muestra un
diagrama de flujo del proceso completo de la
Dinámica Molecular. Para entender mejor el
proceso general del análisis de la Dinámica
Molecular, imaginemos que estamos observando
una caja llena de bolas de billar que en un inicio
están quietas (posición inicial).

5
Diagrama de flujo de la DM.
Cada bola representa un átomo de un gas, y la
caja está a una temperatura específica
(temperatura inicial). La DM nos proporciona una
visión detallada de este sistema, donde podemos
no sólo ver el movimiento de cada esfera, sino
también entender cómo interaccionan entre sí a
medida que la temperatura aumenta. Si
observamos más de cerca, veríamos que las bolas
no se mueven de manera caótica e impredecible,
sino que siguen ciertas reglas de comportamiento.
Algunas bolas pueden chocar directamente entre
sí, cambiando su dirección y velocidad en el
proceso, mientras que otras pueden evitar el
contacto y seguir su trayectoria original. La
Dinámica Molecular es el método que nos
permitiría analizar estos encuentros individuales y
predecir cómo se comportará todo el sistema de
moléculas a lo largo del tiempo.
A medida que ajustamos la temperatura de la
caja, podríamos observar cambios significativos en
el comportamiento de las moléculas. A mayor
temperatura, las moléculas se mueven más rápido
y chocan con más frecuencia, mientras que, a
menor temperatura, se vuelven más lentas y los
choques son menos frecuentes. Este tipo de
información nos permite comprender mejor cómo
reaccionan los gases en diferentes condiciones y
cómo podemos manipularlas para lograr ciertos
resultados deseados, como en la fabricación de
productos químicos o en la comprensión de
fenómenos atmosféricos. Este mismo ejercicio
podría servir para líquidos y sólidos, con las
condiciones físicas propias en cada caso. La figura
siguiente ilustra el ejemplo expuesto.
Ejemplo de sistema de estudio para la DM.
Aplicaciones de la DM
La Dinámica Molecular es una poderosa
herramienta computacional aplicada en diversos
sistemas, desde moléculas orgánicas para estudiar
aspectos biológicos o químicos, hasta otros
sistemas de materiales como metales y
semiconductores en donde podemos estudiar
propiedades termodinámicas. En el campo de la
química, la Dinámica Molecular se utiliza para
predecir propiedades y cinéticas de reacciones
químicas. Esto resulta útil en el diseño de nuevos
materiales, la optimización de procesos químicos y
la comprensión de la actividad de productos
químicos en sistemas biológicos. Asimismo, la
nanotecnología ha sido fundamental para
comprender fenómenos como la difusión de
partículas, la transición de fase de materiales, la
conductividad térmica y eléctrica. Estas, también
son propiedades importantes, ya que las vemos
reflejadas en aplicaciones específicas de la vida
cotidiana tales como la construcción, el uso de
electrodomésticos, la ropa, los cosméticos, los
utensilios de cocina, la depuración del agua, los
alimentos que consumimos, entre otras.
En relación a lo anterior, podemos describir
algunos ejemplos de tales aplicaciones. En la
construcción, la Dinámica Molecular y la

6
nanotecnología se utilizan en el desarrollo de
materiales más resistentes y livianos, como el
concreto reforzado con nanotubos de carbono,
que es más duradero y tiene una mayor resistencia
a la compresión; en la ropa, se pueden analizar los
tejidos tratados con nanopartículas, los cuales
pueden volverse repelentes al agua o a las
manchas; en cosméticos, la nanotecnología y la DM
se utilizan para analizar la creación de cremas y
protectores solares con partículas diminutas que
se distribuyen de manera uniforme sobre la piel,
proporcionando una protección más eficaz contra
los rayos UV.
Otras aplicaciones interesantes se logran en el
campo de la medicina, ya que con la Dinámica
Molecular podemos analizar la interacción de
fármacos con proteínas, enzimas y otras
biomoléculas, lo que permite comprender cómo
funcionan los medicamentos a nivel molecular y
cómo pueden ser diseñados para mejorar su
eficacia y reducir sus efectos secundarios. Además,
la DM también se utiliza para estudiar la estructura
y dinámica de proteínas y ácidos nucleicos, lo que
es crucial para comprender enfermedades como el
Alzheimer y el cáncer, diseñando mejores
estrategias para revertir sus efectos.
Dinámica Molecular y algunas aplicaciones de
interés en diversas áreas de la ciencia y la
tecnología.
Comentario final
La Dinámica Molecular es una herramienta de
simulación computacional versátil y eficaz basada
en la mecánica clásica, que propone una
alternativa interesante a la experimentación a nivel
laboratorio. La DM ha tenido un impacto
significativo en diversas áreas como la química,
física y medicina, permitiendo avances importantes
en la comprensión y aplicación de fenómenos a
nivel atómico y molecular. Esto se ha reflejado en
aplicaciones más eficientes que nos rodean en
nuestra comida, los medicamentos que mejoran
nuestra salud, los equipos electrodomésticos que
facilitan nuestras labores, así como los compuestos
químicos que mejoran los cultivos en el campo.
Palabras clave: simulación computacional;
propiedades fisicoquímicas; materiales
semiconductores; nanotecnología.
1 César Augusto Camas-Flores: Es doctor en
materiales y sistemas energéticos renovables y
profesor adscrito a la Universidad Politécnica de
Chiapas, con experiencia en simulación
computacional de sistemas atómicos a nano y
microescala.
Contacto: ccamas@ie.upchiapas.edu.mx
Frenkel, D., & Smit, B. (2023). Understanding
Molecular Simulation: From Algorithms to
Applications, 3ra Edición, 1–728.
https://doi.org/10.1016/C2009-0-63921-0.
Hénin, J., Lelièvre, T., Shirts, M. R., Valsson, O., &
Delemotte, L. (2022). Enhanced sampling methods
for molecular dynamics simulations. Living
Journal of Computational Molecular Science, 4(1).
https://doi.org/10.33011/livecoms.4.1.1583.
Hollingsworth, S. A., & Dror, R. O. (2018). Molecular
Dynamics Simulation for All. Neuron, 99(6), 1129–
1143. https://doi.org/10.1016/J.NEURON.2018.08.011.
Victoria-Valenzuela D., Morales-Cepeda A.B. (2023).
Modelación matemática para predecir reacciones
químicas. Revista - Divulgación de Ciencia y
Educación, Redicye, 1 (3), 34-36.
https://redicye.upeg.edu.mx/2023/12/30/modelaci
on-matematica-para-predecir-reacciones/.
Aceptado: marzo 31 de 2024

7
Organ-on-a-chip: hacia la medicina personalizada
Lourdes Navarro-Nateras,1
Jan-carlo Miguel Díaz-González 2
Introducción
En el ámbito de la investigación científica, a
menudo las soluciones más innovadoras surgen de
los lugares más inesperados. En este caso, nos
adentramos en un territorio fascinante y diminuto:
los sistemas organ-on-a-chip (órganos en un chip).
¿Qué son exactamente y por qué están causando
tanto impacto en la comunidad médica y científica?
Los organ-on-a-chip son plataformas
microfluídicas que manipulan pequeñas
cantidades de fluidos en canales que van desde
uno hasta 100 micrómetros (menor al grosor de un
cabello humano). Estos sistemas o chips están
diseñados para albergar células humanas vivas en
un entorno que simula las condiciones fisiológicas
del órgano o tejido que se desea estudiar (Driver &
Mishra, 2022; Leung et al., 2022). Normalmente
tienen el tamaño de una memoria USB, y requieren
cantidades mínimas de muestras y reactivos
químicos, lo que reduce los costos de los análisis.
De esta manera, es posible representar las
condiciones celulares in-vivo y, por ende, estudiar
enfermedades, evaluar fármacos y componentes
tóxicos en sistemas biológicos que imitan las
funciones del cuerpo humano.
Por ejemplo, un "pulmón en un chip" contendría
células pulmonares y estaría diseñado para
replicar las fuerzas mecánicas y los flujos de aire
presentes en los pulmones. De manera similar, un
"riñón en un chip" contiene células renales y recrea
las condiciones de flujo de líquido y filtración
presentes en los riñones.
¿Cómo funcionan?
Estas plataformas pueden variar desde diseños
simples hasta redes complejas que incorporan
canales, cámaras y válvulas, adaptándose a las
necesidades de cada estudio para recrear la
estructura y función de un tejido u órgano real.
Dentro de estas cámaras, las células se cultivan
y se suministran nutrientes, oxígeno y otras
moléculas necesarias a través de un sistema de
canales que imitan el flujo sanguíneo (Driver &
Mishra, 2022; Ingber, 2022). El crecimiento de estas
células dentro de los organ-on-a-chip puede
lograrse mediante dos metodologías distintas. La
primera, involucra ingeniería utilizando
biomateriales sintéticos y células aisladas que se
combinan para formar una estructura que imita al
órgano en miniatura. La segunda metodología
aprovecha la capacidad de autoorganización de
las células (Tajeddin & Mustafaoglu, 2021). Esto
permite a los investigadores estudiar de manera
prolongada cómo las células reaccionan ante
distintas condiciones y tratamientos, en un entorno
que simula las condiciones del cuerpo humano.
Representación gráfica de las plataformas organ-
on-a-chip.
Avances y aplicaciones
En el año 2000, el "pulmón en un chip" marcó un
punto de referencia como el primer modelo capaz
de representar respuestas fisiológicas y
fisiopatologías específicas. Desde entonces, se han
desarrollado modelos que abarcan una amplia
gama de órganos del cuerpo humano, como el
corazón, riñones, hígado, páncreas, intestinos, piel,
médula ósea, y enfermedades como párkinson,
cáncer, alzhéimer, esclerosis múltiple, tumores,
retinopatías, obesidad, cardiopatías, trombosis,
entre otras (Ingber, 2022; Leung et al., 2022; Singh et

8
al., 2022). Siendo una de las ventajas más
importantes su capacidad para modelar
enfermedades de una manera más precisa que los
modelos animales. Esto permite a los
investigadores estudiar enfermedades y probar
nuevos tratamientos de forma ética y más
relevante para los humanos. Además de estas
aplicaciones, pueden emplearse para evaluar la
toxicidad de medicamentos, cosméticos y
productos químicos de manera más rápida y
económica en comparación con los métodos
tradicionales (Singh et al., 2022), posicionándose
como una de las principales alternativas para
reemplazar los ensayos en animales. También
tienen el potencial de revolucionar el desarrollo de
medicamentos, al permitir que los investigadores
evalúen la eficacia y seguridad de nuevos
compuestos antes de iniciar ensayos clínicos en
humanos.
Uso de plataformas organ-on-a-chip como
alternativa para tratamientos personalizados.
Desafíos y potencial en la investigación
médica
Uno de los principales objetivos de estas
plataformas microfluídicas es lograr un
diagnóstico y tratamiento para cada paciente,
considerando que cada individuo responde de
manera única a los fármacos, factores ambientales
y enfermedades. Aunque los organ-on-a-chip están
emergiendo como una alternativa prometedora
para estas evaluaciones, los modelos animales
siguen siendo la opción predominante para
evaluar fármacos y enfermedades (Ingber, 2022). En
este contexto, es relevante señalar que, según los
informes de la Comisión Europea, se utilizaron 28,8
millones de animales para investigación en un
periodo de tan solo tres años (2015-2017). Sin
embargo, es importante tener en cuenta que el
desarrollo de fármacos tiene un promedio
estimado de 13,5 años y una gran inversión
económica. Además, se estima que el 92% de los
candidatos a fármacos fracasan en las pruebas
finales con humanos y no llegan al mercado. Por
último, aquellos que logran la aprobación,
frecuentemente generan informes negativos sobre
efectos secundarios en pacientes (Driver & Mishra,
2022). Estos resultados pueden atribuirse a las
diferencias biológicas entre humanos y animales, lo
que puede generar variaciones al trasladar los
resultados de un modelo a otro (Driver & Mishra,
2022; Ingber, 2022). Por otro lado, las técnicas in-
vitro (fuera de un organismo vivo), como los cultivos
celulares en placas Petri (también conocidos como
cultivos celulares de una sola capa o 2D), no logran
reproducir de manera precisa las condiciones
normales de las células. Estos modelos enfrentan
desafíos debido a la acumulación de desechos
celulares tóxicos y el agotamiento de nutrientes, lo
que dificulta las evaluaciones a largo plazo (Driver
& Mishra, 2022) con resultados imprecisos (Ingber,
2022; Singh et al., 2022).
Conclusiones
En consecuencia, las plataformas organ-on-a-chip
han ganado popularidad gracias a las ventajas que
ofrecen en comparación con los modelos
mencionados. Sin embargo, a pesar de su enorme
potencial, todavía enfrentan varios retos. Por
ejemplo, la miniaturización de los dispositivos
puede dificultar la integración de sensores y
sistemas de análisis necesarios para evaluar el
comportamiento de las células en tiempo real.
Además, la validación y estandarización de estos
dispositivos son aspectos fundamentales para
garantizar su fiabilidad y reproducibilidad. A pesar
de estos obstáculos, su capacidad para modelar
con precisión la fisiología humana y estudiar
enfermedades podría conducir a avances
significativos en el tratamiento y la prevención de
enfermedades, así como a una reducción en la

9
dependencia de los ensayos en animales. En
conclusión, los sistemas organ-on-a-chip
representan una emocionante frontera en la
investigación médica, con el potencial de
transformar nuestra comprensión y abordaje de las
enfermedades.
Palabras clave: organ-on-a-chip; medicina
personalizada; modelos animales; microfluídica.
1 Lourdes Navarro Nateras: especialista en el
desarrollo de biosensores de naturaleza
electroquímica y óptica, así como en sistemas lab-
on-a-chip y organ-on-a-chip. En la actualidad,
forma parte del Laboratorio Nacional de Micro y
Nanofluídica (LABMyN) en el Centro de
Investigación y Desarrollo Tecnológico en
Electroquímica (CIDETEQ), Querétaro.
Contacto: lnavarro@cideteq.mx
2 Jan-carlo Miguel Díaz González: se especializa en
el diseño y desarrollo de (bio)sensores
electroquímicos para la detección de analitos de
interés biomédico en plataformas
miniaturizadas/microfluídicas, lab-on-a-chip,
organ-on-a-chip. Forma parte del LABMyN en
CIDETEQ y del Laboratorio de Biosens de la
Universidad Autónoma de Querétaro, Facultad de
Ingeniería. Contacto: jancarlo.diaz@uaq.mx
Driver, R., & Mishra, S. (2022). Organ-On-A-Chip
Technology: An In-depth Review of Recent
Advancements and Future of Whole Body-on-chip.
Biochip Journal, 17(1), 1–23.
https://doi.org/10.1007/s13206-022-00087-8
Ingber, D. E. (2022). Human organs-on-chips for
disease modelling, drug development and
personalized medicine. Nature Reviews Genetics,
23(8), 467–491. https://doi.org/10.1038/s41576-022-
00466-9.
Leung, C. M., de Haan, P., Ronaldson-Bouchard, K.,
Kim, G. A., Ko, J., Rho, H. S., Chen, Z., Habibovic, P.,
Jeon, N. L., Takayama, S., Shuler, M. L., Vunjak-
Novakovic, G., Frey, O., Verpoorte, E., & Toh, Y. C.
(2022). A guide to the organ-on-a-chip. Nature
Reviews Methods Primers, 2(1).
https://doi.org/10.1038/s43586-022-00118-6.
Singh, D., Mathur, A., Arora, S., Roy, S., & Mahindroo,
N. (2022). Journey of organ on a chip technology
and its role in future healthcare scenario. Applied
Surface Science Advances, 9(March), 100246.
https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2022.100246.
Tajeddin, A., & Mustafaoglu, N. (2021). Design and
fabrication of organ-on-chips: Promises and
challenges. Micromachines, 12(12), 1–33.
https://doi.org/10.3390/mi12121443.

10
Nanotecnología: un mundo invisible
Rosi Keren Pineda-DeGyves,1
Rosa Angélica Castillo-Rodríguez,2
Gabriela Carrasco-Torres 3
¿Ciencia ficción?
En películas, quizás hemos escuchado la palabra
nanotecnología, y la mayoría de las veces, la
relacionan con un enorme riesgo para la
humanidad, p.ej. películas G.I. JOE 2009,
Transformers 2014, etc. En la vida real, cuando
utilizamos el término nanotecnología, nos
referimos a la manipulación de la materia a una
escala tan pequeña que no puede ser observada a
simple vista, es decir, la escala nanométrica la cual
nos permite medir, conocer y estudiar el mundo
invisible y, que tiene como unidad de medida el
nanómetro (nm). El “nano” es un prefijo del Sistema
Internacional de Unidades que viene del griego
νάνος que significa enano, un nanómetro es la
milmillonésima parte de un metro, es decir, mucho
más pequeño que la cabeza de un alfiler e incluso,
menor al tamaño de una bacteria o virus (Figura 1).
Figura 1: Escala nanométrica, tamaño en
nanómetros desde una hormiga hasta el tamaño
de un átomo. Imagen de acceso libre construida en
Keynote; https://www.apple.com/mx/keynote/.
Un poco de historia…
La primera vez que se hizo referencia a la
nanotecnología fue en 1959, cuando un físico
estadounidense llamado Richard Feynman habló
acerca de la posibilidad de diseñar y construir
sistemas átomo por átomo, en un discurso dado en
el Caltech (Instituto Tecnológico de California). Sin
embargo, no fue hasta la década de los 2000 que el
área de la nanotecnología cobró relevancia,
debido a la comercialización de productos con esta
tecnología como calcetines antibacterianos, ropa
resistente a las manchas que no se arruga,
revestimientos de vidrio resistente a rayaduras,
mejoras en las pantallas para teléfonos celulares,
cámaras digitales y televisores, entre otras
aplicaciones que continúan en desarrollo.
El futuro es hoy, ¿oíste viejo?
No hay duda de que la nanotecnología es
considerada la tecnología del futuro, ha impactado
en su aplicación ambiental, por ejemplo, a partir del
uso de nanopartículas de óxido de hierro y óxido
de titanio que pueden eliminar contaminantes del
agua como metales pesados, compuestos
orgánicos persistentes y microorganismos
patógenos. Así como utilizando nanopartículas de
plata como agentes antibacterianos, y el uso de
nanotubos de carbono en la industria textil para la
creación de telas resistentes a las manchas e
incluso para uso clínico como las camisetas
creadas por investigadores de la Universidad de
Rice (Houston, Texas), que permiten monitorear la
frecuencia cardíaca ¡sin que te des cuenta! Además
de nanopartículas de materiales como magnetita y
oro, de aplicación biomédica como la mejora en el
transporte de fármacos.
En este último campo, en los últimos años, se ha
observado un enorme potencial en la investigación
preclínica de enfermedades crónico-degenerativas
de alta incidencia y prevalencia en México para
mejorar su prevención, detección y tratamiento,
como el cáncer (Figura 2). Específicamente, ha
mejorado significativamente a nivel mundial la
aplicación de los medicamentos de quimioterapia
tradicionales al dirigirse al sitio del tumor con
nanopartículas, anticuerpos y agentes citotóxicos.

11
Figura 2: Aplicaciones de la nanomedicina hoy en
día. Imagen de acceso libre construida en Keynote;
https://www.apple.com/mx/keynote/.
Varios estudios han demostrado que los
nanomateriales pueden emplearse por sí mismos o
utilizarse para suministrar moléculas terapéuticas
específicas, permitiendo modular procesos
biológicos básicos de la célula, como la muerte
celular o el metabolismo, ejerciendo actividad
antineoplásica. En el mercado existen
nanofármacos como Doxil®
y Abraxane®
, este
último consiste en nanopartículas de albúmina
cargadas con Paclitaxel® el cual se introdujo en el
2005 para el tratamiento del cáncer metastásico de
mama, pulmón y páncreas. Además, se han
empleado para obtener imágenes moleculares y
detectar moléculas específicas mediante el uso de
nanobiosensores.
Entonces, ¿es posible un escenario
apocalíptico?
La nanotecnología ofrece numerosos beneficios y
avances potenciales en diversas áreas. Sin
embargo, al ser un campo de investigación y
desarrollo relativamente nuevo, en el cual
convergen diversas áreas de conocimiento, aún no
se conoce con certeza el impacto real y las posibles
consecuencias de su uso. Entre estas, se incluyen
los posibles efectos adversos y la toxicidad
derivada del uso de nanopartículas, la
acumulación potencial de nanomateriales y el
impacto ambiental secundario debido a su
liberación accidental en el medio ambiente, así
como la posible contaminación de productos
alimenticios, con las consecuencias que esto
podría tener en la salud humana y animal.
Conclusiones
Podemos concluir que la nanotecnología es una
herramienta con grandes beneficios y un gran
potencial para el futuro. Sin embargo, es necesario
seguir investigando activamente los aspectos clave
para garantizar la seguridad en seres humanos,
plantas, animales y medio ambiente. Además, es
importante destacar la creación de una
normatividad apropiada para regular la
evaluación de los riesgos asociados, permitiendo
un desarrollo seguro y ético de esta novedosa
tecnología.
Palabras clave: nanopartículas; nanomedicina;
cáncer; biosensores.
1 Rosi Keren Pineda DeGyves: Médica de formación,
actualmente desarrolla ensayos preclínicos en
líneas celulares neoplásicas y es alumna de la
Maestría en Ciencia y Tecnología de Vacunas y
Bioterapéuticos del Instituto Politécnico Nacional.
Contacto: rpinedad2300@alumno.ipn.mx
2 Rosa Angélica Castillo Rodríguez: realizó su
doctorado en el área de Terapia Génica en el
CINVESTAV del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y
desarrolla una línea de investigación en
biofármacos para cáncer. Actualmente se
encuentra en el CICATA, Unidad Morelos del IPN
como Profesora Titular A.
Contacto: racastillo@ipn.mx
3
Gabriela Carrasco Torres: realizó su doctorado en
el área de Nanociencias y Nanotecnología en el
CINVESTAV del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y
desarrolla una línea de investigación en
nanomedicina para cáncer. Actualmente se
encuentra en el CICATA, Unidad Morelos del IPN
como Investigadora Postdoctoral. Contacto:
gabriela.carrasco@cinvestav.mx

12
Agradecimientos
Este artículo recibió financiamiento del Instituto
Politécnico Nacional, proyecto SIP-20241003; UAM-
IPN Innova Metro - Politec.
Bayda, S., Adeel, M., Tuccinardi, T., Cordani, M., &
Rizzolio, F. (2019). The History of Nanoscience and
Nanotechnology: From Chemical–Physical
Applications to Nanomedicine. Molecules, 25(1), 112.
https://doi.org/10.3390/molecules25010112.
Najahi‐Missaoui, W., Arnold, R. D., & Cummings, B. S.
(2020). Safe nanoparticles: Are we there yet?.
International Journal Of Molecular Sciences, 22(1),
385. https://doi.org/10.3390/ijms22010385.
Nasrollahzadeh, M., Sajadi, S. M., Sajjadi, M., &
Issaabadi, Z. (2019). An Introduction to
Nanotechnology. Interface Science and
Technology, 28, 1-27. https://doi.org/10.1016/b978-0-
12-813586-0.00001-8.
Reyes-Betanzo C. (2023). Biosensor de Escherichia
coli. Revista - Divulgación de Ciencia y Educación,
Redicye, 1 (1), pp. 27-28.
https://redicye.upeg.edu.mx/2023/05/14/revista-
divulgacion-de-ciencia-y-educacion-articulo11-
vol-1-no-1/.

13
Los óxidos metálicos y su actividad bactericida
Rocío Magdalena Sánchez-Albores,1
Odín Reyes-Vallejo,2
Wilber Montejo-López 3
Desafíos contra enfermedades
infecciosas
A pesar de los avances tecnológicos que han
reducido las muertes por enfermedades
infecciosas, en comparación con épocas anteriores
(como en el siglo XVIII) cuando las tasas de
mortalidad eran significativamente más altas, aún
enfrentamos nuevos desafíos en esta lucha. Uno de
estos desafíos es la creciente resistencia
desarrollada por las bacterias contra los
antibióticos convencionales. Además, nos
encontramos con la presencia de patógenos
emergentes, es decir organismos que han surgido
recientemente o que han experimentado un
aumento repentino en su incidencia o capacidad
de causar enfermedades. Esta combinación de
resistencia bacteriana y patógenos emergentes
representa un desafío significativo para la salud
pública, motivando así las investigaciones para
desarrollar agentes antimicrobianos más eficientes
y seguros.
Nanopartículas de óxidos metálicos
como agentes antimicrobianos
El desarrollo de agentes antimicrobianos
utilizando nanopartículas (NPs) de óxidos metálicos
surge como una perspectiva innovadora y
prometedora en la lucha contra enfermedades
infecciosas. En primer lugar, al hablar de la escala
nanométrica, es importante comprender que
estamos tratando con partículas extremadamente
pequeñas, imperceptibles al ojo humano. Para
entender mejor estas dimensiones, consideremos
que un nanómetro es una fracción
extremadamente pequeña, equivalente a una
millonésima parte de un milímetro. En este
contexto, un objeto con una medida de cien
nanómetros (100 nm) sería considerablemente más
pequeño que una bacteria, lo que resultaría en la
interferencia con diversos procesos celulares de
estas últimas y disminuiría la probabilidad de
desarrollar resistencia ya que pueden dañar las
membranas celulares de las bacterias, esto les
dificulta desarrollar mecanismos de resistencia, es
decir; ¿algo pequeño, se hace peligroso para una
célula? La figura 1 nos permite entender esta
diferencia significativa.
Figura 1. Escala comparativa entre el tamaño de
nanopartículas y algunos sistemas biológicos.
Cuando mencionamos la palabra "óxido", es posible
que imaginemos el polvo de tono rojizo que
algunos metales desarrollan con el tiempo en su
superficie, al entrar en contacto con el oxígeno del
aire. En este sentido, podemos describir a los
óxidos metálicos como simples combinaciones de
metales y oxígeno que surgen cuando los metales
reaccionan con el oxígeno en su entorno. Se ha
informado en investigaciones que algunos óxidos
metálicos como el óxido de magnesio (MgO), el
óxido de titanio (TiO2), óxido de zinc (ZnO), óxido
cúprico (CuO), la magnetita (Fe3O4), óxido de
bismuto (Bi2O3) presentan importantes
propiedades antimicrobianas, las cuales dependen
en gran medida de su forma, tamaño y composición
química. Cuando se reduce el tamaño de estos
materiales a escala nano (una mil-millonésima
parte de un metro), se aumenta la relación entre la
superficie y el volumen de las nanopartículas, es
decir, que una cantidad relativamente pequeña del
material puede tener una gran área superficial
debido a su tamaño nanométrico. Esta alta relación
superficie/volumen puede favorecer su capacidad
para interaccionar con biomoléculas presentes en
microorganismos.
Modo de acción antimicrobiana de las
nanopartículas de óxidos metálicos
La acción antimicrobiana de los óxidos metálicos
se manifiesta a través de un fascinante proceso en
el cual, las propiedades de estos compuestos
metálicos desempeñan un papel fundamental en la

14
inhibición y eliminación de microorganismos
patógenos. Desencadenando una serie de eventos
a nivel molecular, interfiriendo de manera selectiva
con los procesos vitales de los microorganismos y,
como consecuencia causando efectos
perjudiciales para su supervivencia. En la figura 2
se describen los principales mecanismos de acción
antibacteriana de estas nanopartículas.
Figura 2. Mecanismo de acción antibacteriana de
nanopartículas de óxidos metálicos.
Inicialmente, los óxidos metálicos tienen la
capacidad de interaccionar con las bacterias de
varias maneras. En primer lugar, estos óxidos
pueden unirse a la membrana y a la pared celular
bacteriana debido a ciertos grupos químicos
presentes en las bacterias. Cuando los óxidos
metálicos entran en contacto con las bacterias, los
iones metálicos presentes en ellos son atraídos
hacia estos grupos químicos en las bacterias. Es
decir, las nanopartículas metálicas interactúan con
las paredes y membranas de las bacterias, como si
fueran imanes. Esta atracción crea una
acumulación de óxidos metálicos en la superficie
de las bacterias, lo que afecta la estructura y la
función de sus membranas, estos daños pueden
hacer que las bacterias no sean capaces de
funcionar correctamente, lo que puede afectar su
capacidad para crecer y reproducirse, o incluso
llevar a su muerte. El daño directo en la membrana
celular causado por las nanopartículas puede
crear poros o alteraciones en la estructura de la
membrana que permiten el paso de las
nanopartículas al interior de la bacteria y estas
tienen la capacidad de interaccionar con
proteínas, lípidos y ácidos nucleicos de las
bacterias, provocando cambios en su estructura y
función, esto se debe a que pueden crear moléculas
especiales que contienen oxígeno y son muy
activas. Estas moléculas, llamadas especies
reactivas de oxígeno (ERO), son como pequeñas
bombas que pueden dañar las bacterias desde
adentro. Estas alteraciones en las biomoléculas
impactan en funciones cruciales del
microorganismo, tales como el metabolismo, el
transporte de sales y agua, la replicación del ADN,
la división celular, y también causan oxidación y
daño directo en la pared y la membrana celular
atacando a la bacteria desde su interior. Este
conjunto de cambios conduce inevitablemente a su
muerte. Existe también una disfunción de proteínas
y enzimas, debido a la interacción con
nanopartículas, esto puede entenderse como la
perturbación de obreros y herramientas vitales
dentro del sistema operativo de la bacteria, ya que
las proteínas y enzimas bacterianas desempeñan
roles cruciales en procesos metabólicos, así como
la síntesis de componentes celulares y la regulación
de funciones celulares.
Cuando las nanopartículas entran en contacto
con estas proteínas y enzimas bacterianas, pueden
afectar su conformación tridimensional,
interfiriendo con su capacidad para catalizar
reacciones químicas específicas. Esta interferencia
puede llevar a una pérdida de eficiencia o incluso
a la inactivación total de estas "herramientas"
biológicas. En el caso de las bacterias, esto podría
resultar en la interrupción de funciones críticas
como la producción de energía, la replicación del
DNA y otros procesos esenciales para su
supervivencia y reproducción. En última instancia,
esta disfunción contribuye a la debilidad y eventual
eliminación de las bacterias.
En resumen, las nanopartículas de óxidos
metálicos afectan a las bacterias de diferentes
maneras: dañan su estructura, generan estrés,
producen moléculas reactivas y desequilibran su
ambiente interno, afectan a sus "obreros" y
desorientan sus comunicaciones. Todo este trabajo
en conjunto puede combatir a las bacterias y
ayudar en la lucha contra las infecciones.

15
Aplicaciones de las nanopartículas de
óxidos metálicos
La capacidad de combatir microorganismos
exhibida por las nanoestructuras de los óxidos
metálicos podría encontrar uso en campos
terapéuticos principalmente, aunque también
podría ser aplicada en sectores como la industria
alimentaria, la purificación del agua y la
fabricación textil. Algunos óxidos metálicos, como
el óxido de zinc (ZnO) y el óxido de titanio (TiO2) que
son de los materiales más estudiados por su
versatilidad, ofrecen una amplia gama de
aplicaciones potenciales en la lucha contra
bacterias y otros microorganismos. Estos
compuestos pueden ser utilizados en
recubrimientos antimicrobianos para superficies
hospitalarias, clínicas y laboratorios, así como en
envases de alimentos para prolongar la vida útil de
los productos alimenticios y prevenir la
contaminación microbiana. Además, los textiles
tratados con nanopartículas de óxidos metálicos
pueden proporcionar propiedades
antimicrobianas en prendas de vestir, ropa de
cama y textiles hospitalarios. Asimismo, los óxidos
metálicos son útiles en la fabricación de filtros de
agua para eliminar bacterias y mejorar la calidad
del agua potable, y en la formulación de pinturas y
recubrimientos para edificios, que impiden el
crecimiento de hongos (el moho, es hongo) y
bacterias en superficies interiores y exteriores.
Estas aplicaciones demuestran la versatilidad y
efectividad de los óxidos metálicos en la
prevención de infecciones, contribuyendo a la
salud pública.
Perspectivas y desafíos
En los últimos años, se han publicado varios
estudios sobre las nanopartículas antibacterianas,
destacando su potencial como alternativa
adecuada para algunos métodos antimicrobianos.
Las nanopartículas de óxidos metálicos, en
particular, han mostrado efectos antimicrobianos
significativos, lo que las convierte en potentes
agentes para diversas aplicaciones en la industria
farmacéutica, biomédica y alimentaria. Sin
embargo, su aplicación se ve limitada por la
toxicidad en concentraciones más altas. Además, el
uso de nanopartículas de óxidos metálicos para
actividades antimicrobianas presenta desafíos
importantes. Se requiere más investigación para
abordar la toxicidad y seguridad humana, así como
para evaluar los posibles impactos ambientales
negativos. También es crucial garantizar la
selectividad y especificidad en la acción
antimicrobiana. La producción a escala debe ser
rentable y eficiente, y se necesita una regulación
adecuada para su uso seguro. En conjunto, estos
desafíos requieren una colaboración
interdisciplinaria para asegurar un desarrollo
seguro y efectivo de nanopartículas
antimicrobianas de óxidos metálicos.
Palabras clave: óxidos metálicos; bacterias;
nanopartículas.
1 Rocío Magdalena Sánchez Albores: Doctora en
Materiales y Sistemas Energéticos Renovables por
la Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas,
líneas de investigación, Desarrollo de materiales
con propiedades antimicrobianas, adsorción y
fotocatálisis para el tratamiento de aguas
residuales, adscrita a la Universidad Autónoma de
Chiapas.
Contacto: magdalena.sanchez@unach.mx
2 Odín Reyes Vallejo: Doctor y maestro en ingeniería
en energía por la UNAM, ingeniero en química
ambiental por el Tecnológico de México (Toluca).
Líneas de investigación: Desarrollo óxidos
metálicos y materiales carbonosos por procesos
verdes para el tratamiento de agua por
fotocatálisis y adsorción, fotoelectrólisis para la
producción de hidrógeno y reducción de CO2.
Posdoctorante en CINVESTAV Unidad Zacatenco
en la Sección de Electrónica de Estado Sólido.
Delegación Gustavo A. Madero, Ciudad de México.
Contacto: odin.reyes.v@cinvestav.mx
3 Wilber Montejo López: Doctor en Neurobiología
Celular y Molecular por el Cinvestav en el
departamento de Fisiología Biofísica y
Neurociencias, línea de investigación, estudio de
los mecanismos celulares y moleculares implicados
en enfermedades crónico-degenerativas. Además,
de estudios dedicados a combatir la proliferación

16
de microorganismos, explorando el potencial de
nanopartículas de óxidos metálicos como agentes
antimicrobianos eficaces en una variedad de
aplicaciones, adscrito a la Universidad Autónoma
de Chiapas.
Contacto: wilber.montejo@unach.mx
Álvarez-Constante, D.M., Rosero-Erazo, C.S. (2021).
Bactericidal potential of bismuth oxide and
titanium dioxide nanoparticles. Dom. Cien., 7(3),
822-836. http://dx.doi.org/10.23857/dc.v7i3.2026.
Olmos, A. R. V., Jiménez, A. B. J., & Díaz, B. P. (2018).
Mecanosíntesis y efecto antimicrobiano de óxidos
metálicos nanoestructurados. Mundo Nano, 11 (21),
29.
https://doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2018.21.62
545.
Flores-Brito E., Onofre-Villada P.G., Camiña-
Hernández B. (2023). El duelo silencioso contra los
antibióticos, Revista divulgación de Ciencia y
Educación, Redicye, 1 (3), 6-8.
https://redicye.upeg.edu.mx/2024/01/08/el-duelo-
silencioso-contra-los-antibioticos/

17
Fotocatálisis y residuos en el tratamiento de agua
Odín Reyes-Vallejo,1
Rocío Magdalena Sánchez-Albores,2
Wilbert Montejo-López 3
POA en el tratamiento de agua
La gestión eficiente del agua se vuelve fundamental
ante el aumento de la demanda y la disminución de
los recursos disponibles. La contaminación del
agua proveniente de diversas fuentes, plantea un
desafío adicional que demanda soluciones
innovadoras y sostenibles. En este escenario, los
Procesos de Oxidación Avanzada (POA) emergen
como verdaderos héroes ambientales al
desempeñar un papel crucial en el tratamiento y la
reutilización sostenible del agua. Los POA son
métodos en los que se producen especies
altamente oxidantes, como los radicales hidroxilos,
el peróxido de hidrógeno y el ozono. Estas especies
oxidan y descomponen diversos compuestos
orgánicos persistentes (COP) en compuestos más
simples, menos tóxicos y biodegradables.
Usualmente, este proceso de degradación se
conoce como mineralización, cuando los
contaminantes se degradan hasta su
transformación en CO2, H2O y sales minerales.
Técnicas como la fotocatálisis, la ozonización, la
electro-oxidación, la oxidación con peróxido de
hidrógeno y la radiación ultravioleta avanzada son
ejemplos de POA. Es importante entender que
algunas técnicas que utilizan POA presentan
limitaciones. Por ejemplo, algunas requieren una
gran cantidad de energía, especialmente si se usa
radiación ultravioleta. Otras, a veces necesitan
materiales específicos de alto costo debido a su
escasez, y los procesos para desarrollar los
catalizadores pueden ser complicados o peligrosos
para el ambiente. Por ello, es crucial desarrollar
procesos y materiales de bajo costo, más
amigables con el ambiente y usando energía solar
cuando sea posible.
Una alternativa sustentable
La fotocatálisis es un proceso donde se emplean
semiconductores y luz para desencadenar
reacciones químicas complejas. Un semiconductor
tiene propiedades intermedias entre un conductor
eléctrico y un aislante, y puede cambiar su
conductividad eléctrica bajo ciertas condiciones,
como la exposición a la luz o un campo eléctrico.
Cuando los semiconductores están sumergidos en
agua contaminada, actúan como fotocatalizadores
al absorber la luz y generar especies altamente
oxidantes, como superóxidos (O2
•−
) e hidroxilos
(HO•), a través de procesos de oxidación y
reducción. Estos procesos implican la extracción y
donación de electrones, tanto del agua como del
oxígeno disuelto, como se muestra en la figura 1.
Como resultado, se produce la degradación o
mineralización de compuestos orgánicos como
colorantes, fármacos y pesticidas,
transformándolos en compuestos menos nocivos.
Además, la fotocatálisis puede reducir metales
pesados como el plomo, cromo y arsénico. También
es efectiva para eliminar microorganismos como la
bacteria Escherichia coli, principal causante de
problemas estomacales. Este último proceso se
logra mediante la oxidación de lípidos y proteínas
en la pared celular de los microorganismos, lo que
causa daños severos y resulta en su muerte.
Figura 1. Degradación de contaminantes a través
de un proceso de fotocatálisis.
Algunos semiconductores, como el óxido de
titanio (TiO2), el óxido de zinc (ZnO), el vanadato de
bismuto (BiVO4) y el óxido de calcio (CaO), son
efectivos para degradar contaminantes mediante
fotocatálisis. Sin embargo, los métodos
tradicionales para obtener estos materiales
pueden ser peligrosos y tóxicos, lo que limita su
producción a gran escala y presenta desafíos en
seguridad y sostenibilidad.

18
Una revolución silenciosa
La química verde busca alternativas de síntesis
más sostenibles, minimizando residuos y utilizando
materiales menos tóxicos, priorizando la seguridad
ambiental. Por ejemplo, emplea residuos
agroindustriales en la elaboración de productos.
La síntesis de semiconductores para la fotocatálisis
utilizando residuos es una estrategia innovadora y
respetuosa con el ambiente en el tratamiento del
agua. Un ejemplo es el uso de cáscaras de frutas
ricas en fitoquímicos, como las de naranja. Estas
cáscaras se han empleado con éxito en la síntesis
de óxido de grafeno (GO) en combinación con ZnO
(figura 2), logrando una mayor eficiencia en la
degradación fotocatalítica de colorantes que el
ZnO sintetizado convencionalmente con reactivos
químicos peligrosos.
Figura 2. Síntesis de ZnO-GO empleando cáscara
de naranja.
Este enfoque no solo contribuye a la gestión de
residuos, sino que también resulta más efectivo y
seguro en el tratamiento de aguas contaminadas.
Además, reduce significativamente los costos de
producción al sustituir reactivos por residuos,
muchos de los cuales son de bajo costo o gratuitos,
lo que supone un avance importante hacia la
sostenibilidad en el tratamiento del agua. Es
esencial considerar varias limitaciones al escalar
procesos que emplean residuos en la síntesis de
semiconductores para fotocatálisis. Una de ellas es
el manejo de los residuos desde su producción
hasta su utilización en la síntesis, que puede
requerir pretratamiento en algunos casos. Además,
la variación química de los compuestos activos en
los residuos, influenciada por su origen y
temporada de producción, dificulta la
estandarización del proceso de síntesis y las
propiedades de los materiales resultantes. La
disponibilidad de los residuos también es crítica, ya
que puede haber fluctuaciones estacionales en su
producción, y se deben preferir aquellos que no se
estén utilizando para otros fines específicos para
evitar competencias de mercado que incrementen
los costos. Estas consideraciones son
fundamentales al escalar procesos que utilizan
residuos, garantizando así su viabilidad y
efectividad en aplicaciones a gran escala.
Residuos: un poderoso recurso
La conversión de cascarones de huevo en
semiconductores útiles para la degradación de
contaminantes destaca como un ejemplo
sobresaliente. El cascarón, rico en calcio, se
transforma en CaO mediante un proceso de
calcinación convencional. Investigaciones han
evidenciado que el CaO es altamente eficaz para
descomponer compuestos orgánicos cuando se
expone a luz visible. Varios informes han
confirmado que el CaO derivado de cascarones de
huevo es capaz de eliminar por completo diversos
colorantes, incluido el azul de metileno utilizado en
la industria textil (figura 3).
Figura 3. Fotodegradación del colorante azul de
metileno mediante el catalizador CaO a partir de
cascarón de huevo.
Un futuro “verde”
Este enfoque promueve una gestión consciente de
desechos y resalta el papel de la ciencia y la
tecnología en la resolución de problemas
ambientales. Además de las cáscaras de naranja y
los cascarones de huevo, se han investigado otros
residuos agroindustriales para sintetizar
semiconductores fotocatalíticos. Por ejemplo, se ha
estudiado el uso de desechos fisiológicos como la
orina de vaca en la producción de
semiconductores como ZnO, BiVO4 y g-C3N4 para

19
degradar contaminantes en aguas residuales.
También se han investigado residuos de semillas de
café, cáscaras de plátano y cítricos para sintetizar
semiconductores con propiedades fotocatalíticas.
El uso de residuos agroindustriales en el
tratamiento de agua residual es crucial para la
sostenibilidad y la preservación del agua. Este
enfoque destaca la necesidad de colaboración
entre disciplinas científicas y tecnológicas para
encontrar soluciones que beneficien al medio
ambiente y a la conservación del agua.
Palabras clave: procesos de oxidación avanzada;
tratamiento de agua; fotocatálisis;
aprovechamiento de residuos.
1
Odín Reyes Vallejo: Doctor en ingeniería en
energía por la UNAM. Posdoctorante en CINVESTAV
Unidad Zacatenco en la Sección de Electrónica de
Estado Sólido en Ciudad de México.
Contacto: odin.reyes.v@cinvestav.mx
2 Rocío Magdalena Sánchez Albores: Doctora en
Materiales y Sistemas Energéticos Renovables por
la Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas,
adscrita a la Universidad Autónoma de Chiapas.
Contacto: magdalena.sanchez@unach.mx
3 Wilber Montejo López: Doctor en Neurobiología
Celular y Molecular por el Cinvestav en el
departamento de Fisiología Biofísica y
Neurociencias, adscrito a la Universidad Autónoma
de Chiapas.
Contacto: wilber.montejo@unach.mx
Durán-Álvarez, Juan Carlos, Avella, Edwin, &
Zanella, Rodolfo. (2015). Descontaminación de
agua utilizando nanomateriales y procesos
fotocatalíticos. Mundo nano. Revista
interdisciplinaria en nanociencias y
nanotecnología, 8(14), 17-39. Epub 28 de mayo de
2021.
https://doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2015.14.52
510.https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sc
i_arttext&pid=S2448-56912015000100017
Jaiswal, K. K., Dutta, S., Pohrmen, C. B., Verma, R.,
Kumar, A., & Ramaswamy, A. P. (2021). Bio-waste
chicken eggshell-derived calcium oxide for
photocatalytic application in methylene blue dye
degradation under natural sunlight irradiation.
Inorganic and Nano-Metal Chemistry, 51(7), 995-
1004. https://doi.org/10.1080/24701556.2020.1813769
López Ramírez, M. Á., Castellanos Onorio, O. P.,
Lango Reynoso, F., Castañeda Chávez, M. D. R.,
Montoya Mendoza, J., Sosa Villalobos, C. A., & Ortiz
Muñiz, B. (2021). Oxidación avanzada como
tratamiento alternativo para las aguas residuales.
Una revisión. Enfoque UTE, 12(4), 76-87.
http://scielo.senescyt.gob.ec/scielo.php?pid=S139
0-65422021000400076&script=sci_arttext
Sánchez-Albores, R., Cano, F. J., Sebastian, P. J., &
Reyes-Vallejo, O. (2022). Microwave-assisted
biosynthesis of ZnO-GO particles using orange
peel extract for photocatalytic degradation of
methylene blue. Journal of Environmental
Chemical Engineering, 10(6), 108924.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii
/S2213343722017973

20
Metabolitos secundarios de las plantas y sus
propiedades antimicrobianas
Levi Jafet Bastida-Ramírez,1
Jonnathan Guadalupe Santillán-Benítez 2
Introducción
Los microorganismos han impactado de diversas
formas en la sociedad: se han usado para la
preservación del ambiente y en diferentes
industrias, como la alimentaria y la farmacéutica.
Un ejemplo de ello es la penicilina, un antibiótico
originalmente aislado a partir de hongos del
género Penicillium. Desafortunadamente, el uso
excesivo y desinformado de los antibióticos, en
combinación con la gran capacidad de adaptación
de los microorganismos, han propiciado la
aparición de diversos mecanismos de resistencia.
En este fenómeno, las bacterias son protagonistas
ya que hoy en día, los fármacos pierden su
efectividad rápidamente frente a ellas; por lo
anterior, los investigadores buscan alternativas a
los antibióticos tradicionales, con el fin de disminuir
el tiempo empleado para la generación de nuevos
fármacos antibacterianos, ya que las bacterias
desarrollan resistencia en un tiempo menor que el
empleado para el desarrollo de nuevos fármacos.
Los metabolitos secundarios de las plantas
podrían ser una alternativa ya que son una fuente
amplia de moléculas con propiedades
antimicrobianas que ya existen en la naturaleza e
incluso, han sido usados en la medicina tradicional
de diversos países alrededor del mundo.
Mecanismos de resistencia bacteriana
Las infecciones bacterianas son un problema de
salud que puede afectar a todos, especialmente a
niños, adultos mayores e individuos con el sistema
inmunológico comprometido por enfermedades
como la COVID-19 o personas que viven con VIH-
SIDA. Los antibióticos deben ser usados
únicamente para tratar infecciones bacterianas, ya
que son compuestos capaces de inhibir o eliminar
bacterias mediante la interacción específica con un
componente de la célula. Debido a la versatilidad y
capacidad de adaptación de las bacterias, estas
han desarrollado mecanismos que les confieren
resistencia frente a los antibióticos. Otros factores
importantes que aportan a este problema, son el
uso irracional de fármacos antibacterianos en el
sector salud, el incumplimiento del tratamiento
señalado por un médico, la mala gestión de
fármacos antibacterianos caducos o sobrantes e
incluso el uso excesivo de antibióticos en la
ganadería.
Los mecanismos de resistencia bacteriana
pueden ser naturales o adquiridos, en los primeros
todas las bacterias pertenecientes a la misma
especie son resistentes a un antibiótico, por otro
lado, la resistencia adquirida sólo aparece en
algunas cepas de una especie.
Mecanismos de resistencia bacteriana a
antibióticos.
Ya que los mecanismos de resistencia bacteriana
se pueden dispersar rápidamente mediante la
transferencia de plásmidos (pequeñas moléculas
de DNA circular que confieren una ventaja, como la
resistencia a un fármaco), las bacterias resistentes
se han hecho presentes en todo el mundo. Debido
al caso omiso de las recomendaciones médicas por
parte de la población general, es conveniente
aplicar estrategias diferentes para descubrir o
desarrollar nuevos agentes antibacterianos, siendo
una de ellas el uso de productos naturales. Las
plantas producen una amplia variedad de
metabolitos secundarios que después de ser
purificados pueden ser utilizados como
precursores, o como compuestos en la industria
farmacéutica.

21
Metabolitos secundarios
Las plantas han sido aprovechadas en la medicina
tradicional debido a que cuentan diferentes
compuestos bioactivos. Esta característica se debe
a un grupo de moléculas conocidas como
metabolitos secundarios, estos juegan un papel
importante en las interacciones de la especie
vegetal con el ambiente, ya que son usados como
protección contra insectos, pigmentos o señales
bioquímicas para atraer a polinizadores, entre
otras funciones. Los metabolitos secundarios son
un reservorio potencial de moléculas con actividad
biológica, que podrían ser aprovechados en la
industria farmacéutica por su actividad
antimicrobiana. Muchos metabolitos secundarios
pueden afectar a los microorganismos de varias
formas, incluyendo la alteración de la función y la
estructura de la membrana, la interrupción de la
síntesis de proteínas, impidiendo el copiado del
material genético, interfiriendo con el metabolismo
intermediario, induciendo la coagulación de los
constituyentes citoplasmáticos, o la interrupción
de la comunicación celular normal. Los metabolitos
secundarios más importantes con propiedades
antimicrobianas son los terpenos, alcaloides,
fenoles, compuestos aromáticos y lípidos. A
continuación, se detallan algunos de ellos.
Terpenos
Los terpenos, terpenoides o isoprenoides son
generalmente insolubles en agua y con frecuencia
se encuentran presentes en los aceites esenciales
de plantas aromáticas como el tomillo, lavanda,
orégano, árbol de té, clavo y muchas otras especies.
Su papel biológico se relaciona con la protección
contra insectos y hongos, atracción de
polinizadores, y, debido a su aroma y sabor
agradable, son utilizados en perfumería,
aromaterapia e industria alimentaria. La síntesis de
terpenos se puede llevar a cabo por dos rutas en
sitios celulares diferentes, la ruta del ácido
mevalónico y la ruta del fosfato de metileritriol. Los
terpenoides son derivados de los terpenos y
cuentan con una mejor actividad antimicrobiana.
Estas moléculas actúan mediante la disfunción o
ruptura de la membrana celular de los
microorganismos.
Estructura de algunos terpenos. Estructuras
obtenidas de https://www.chemspider.com/
Fenoles
Los compuestos fenólicos son uno de los
metabolitos secundarios más comunes y se
encuentran en plantas como la buganvilia.
Cumplen con una gran variedad de funciones
dentro de las que se encuentran soporte, absorción
de la radiación violeta, pigmentación de
estructuras, antioxidante, entre otras. Algunos
compuestos fenólicos son, flavonoides simples,
ácidos fenólicos, flavonoides complejos y
antocianinas. Las rutas más importantes de
síntesis de compuestos fenólicos son la ruta del
ácido malónico y la ruta del ácido shikímico.
La actividad antimicrobiana de los fenoles causa la
lisis (ruptura de la membrana) celular.
Estructura de algunos fenoles. Estructuras
obtenidas de https://www.chemspider.com/
Alcaloides
Los alcaloides son un grupo variado de
metabolitos secundarios que incluyen hasta 20
clases dependiendo de su precursor. Estas
moléculas tienen efectos sobre el sistema nervioso
central, además, efectos farmacológicos, atracción
de polinizadores y repeler a otra clase de insectos.
Se pueden clasificar como alcaloides verdaderos,
pseudoalcaloides y alcaloides simples. Los
alcaloides como el carbazol contenido en las hojas
de curry han mostrado tener actividad
antimicrobiana. Un alcaloide que ha mostrado un
efecto antibacteriano es la mahanina, el
compuesto fue efectivo contra cepas de
Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa
y Streptococcus pneumoniae.

22
Conclusiones
Los tratamientos contra infecciones bacterianas
son cada vez menos efectivos debido a la
resistencia a los antibióticos, causando que la tasa
de mortalidad por infecciones de microorganismos
resistentes aumente de forma alarmante. Esto
justifica la investigación centrada en el
descubrimiento y aplicación de moléculas
antibacterianas de fácil acceso, como es el caso de
los metabolitos secundarios de las plantas. Sin
embargo, para ello se deben considerar la
estabilidad, formulación farmacéutica, e
interacciones farmacológicas. Los terpenos con
actividad antimicrobiana tienen una amplia
distribución, y si bien muchos de ellos junto con
algunos fenoles y alcaloides han demostrado tener
propiedades antibacterianas, es importante
realizar investigación científica para obtener
información confiable sobre su uso en seres
humanos ya que, al no estar regulados, podría
existir fácilmente una sobredosificación causada
por el consumo de plantas ricas en estos
compuestos o sus derivados, lo cual puede ser
perjudicial para quienes las consuman.
Palabras clave: antimicrobiano; terpenos; fenoles;
alcaloides.
1 Levi Jafet Bastida Ramírez: Estudiante de la
Maestría en Ciencias y Tecnología Farmacéuticas
con línea de acentuación en Farmacia Molecular en
la Facultad de Química de la Universidad
Autónoma del Estado de México.
Contacto: lbastidar019@alumno.uaemex.mx
2
Jonnathan Guadalupe Santillán Benítez: Estudió
el Doctorado en Ciencias Químicas con
especialidad en Química Biológica, actualmente es
profesor de tiempo completo en la Facultad de
Química de la Universidad Autónoma del Estado de
México y participa en los programas educativos de
Licenciatura de Químico Farmacéutico Biólogo y de
los Posgrados en Maestría y Doctorado en Ciencias
y Tecnología Farmacéuticas, sus líneas de
investigación son Química Biológica,
Farmacogenética y Genética Molecular.
Contacto: jgsantillanb@uaemex.mx
Khameneh, B., Iranshahy, M., Soheili, V. y Fazly, B.
(2019). Review on plant antimicrobials: a
mechanistic viewpoint. Antimicrobial Resistance &
Infection Control, 8(1), 118.
Martín Gordo, A. (2018). Los Compuestos Fenólicos,
Un Acercamiento A Su Biosíntesis, Síntesis y
Actividad Biológica. Revista de Investigación
Agraria y Ambiental, 9(1). 81 - 104.
Plain Pazos, C., Pérez de Alejo Plain, A. & Rivero Viera,
Y. (2019). La Medicina Natural y Tradicional como
tratamiento alternativo de múltiples
enfermedades. Revista Cubana de Medicina
General Integral. 35(2).

23
La nobleza de las bacterias probióticas
Gerardo García-González,1
Bernardo Martínez-De León,2
Gloria M. González-González 3
El origen de los probióticos
El término probiótico fue empleado por primera vez
por Lilly y Stillwell en 1965, refiriéndose a cualquier
sustancia u organismos que pudiese beneficiar y
mantener el equilibrio intestinal en un animal.
Actualmente, la Organización Mundial de la Salud
(OMS), define a los probióticos como
microorganismos vivos que, en cantidad suficiente,
aportan un beneficio a la salud del cuerpo
humano. Algunos probióticos son parte de la
microbiota intestinal, la cual se define como el
conjunto de microorganismos que viven en nuestro
sistema digestivo (boca, estómago, intestinos), sin
embargo, es importante mencionar que en otros
sitios como la piel también habitan
microorganismos benéficos. En forma contraria, las
bacterias patógenas, son aquellas que causan
daño y enferman al cuerpo, en lo que conocemos
como infección bacteriana. La importancia de los
probióticos ha quedado demostrada en diferentes
estudios a nivel mundial, por la relevancia que
cobran en diferentes procesos biológicos
importantes en el ser humano.
Probióticos y sus aplicaciones
Los probióticos son bacterias que han estado en
contacto con el ser humano desde siempre. Desde
el nacimiento, los bebés son colonizados con
bacterias en su piel, boca, intestinos, y todo aquello
que está en contacto con el exterior, y a lo largo de
su vida estas poblaciones de bacterias pueden ir
cambiando en función de la dieta, los hábitos de
higiene, el hacer ejercicio, o el estado de salud que
presentemos. Una fuente importante de
probióticos que nos ayudan a mantener bajo
control nuestra microbiota intestinal, es el
consumo de alimentos fermentados como el yogurt
o el kéfir (producto lácteo fermentado similar al
yogurt), que debido a su proceso de elaboración,
contienen una variedad y cantidad importante de
bacterias benéficas, como son Lactobacillus spp.,
Bifidobacterium spp., Bacillus, spp. y Escherichia
coli.
Imágenes microscópicas de los probióticos
Lactobacillus sp. y Bifidobacterium sp. Cortesía de
García-González G.
Los probióticos tienen una importante función en
el cuerpo humano, la cual se simplifica en
“mantener todo en orden”, incluyendo funciones
como mantener la integridad de la mucosa
intestinal, evitar la colonización de bacterias
patógenas y contrarrestar la inflamación.
Actualmente el estudio de las bacterias ha
permitido entender cuál es la relación de la
microbiota intestinal, con la diabetes,
enfermedades autoinmunes, asma, el Parkinson y el
Alzheimer o el cáncer. Es importante mencionar
que las bacterias probióticas no siempre están en
su mejor momento. Estas, al ser bacterias son
igualmente susceptibles al tratamiento de los
antibióticos que se utilizan para eliminar bacterias
patógenas. Cuando existe una eliminación de
bacterias benéficas, se crea un desequilibrio
bacteriano en la microbiota llamado disbiosis. Por
tal motivo, es importante que durante un
tratamiento de antibióticos también se consuman
probióticos para restaurar la composición de la
microbiota y aminorar el daño disbiótico. La
participación que tienen los probióticos en el ser
humano es muy amplia, sin embargo, es
relativamente reciente el saber qué mecanismos de
acción llevan a cabo en el ser humano.

24
La biopelícula de los probióticos
La biopelícula es una estructura de resistencia
bacteriana, conformada por una capa de bacterias
y una mezcla de polisacáridos (azúcares) que les
permite adherirse a varias superficies, y con ello
aumentar su supervivencia en ambientes hostiles.
Algunos de los ejemplos más comunes de
biopelícula son el sarro que se forma en los dientes
o el que se forma dentro de tuberías viejas. Esta
característica es importante en las bacterias
probióticas porque les permite fijarse al intestino
del ser humano y de esta forma mantener una
población fija. Una de las funciones de los
probióticos de la microbiota intestinal, es evitar
que bacterias patógenas como Escherichia coli
O157:H7, Salmonella enterica o Listeria
monocytogenes entren en contacto con la mucosa,
actuando como una barrera física que sirve como
el primer mecanismo de defensa. Algunos ejemplos
de probióticos que evitan el establecimiento de
bacterias patógenas son Lactobacillus plantarum,
Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus reuteri y
Bifidobacterium longum.
Competencia bacteriana
Los probióticos que son parte de la microbiota del
intestino tienen una función muy importante para
proteger al cuerpo de la infección por otras
bacterias patógenas. Entre las formas que poseen
estos microorganismos, se encuentra la
producción de bacteriocinas, que son pequeños
compuestos que eliminan bacterias. Algunos
ejemplos de ello son la gaserina A de Lactobacillus
sp., o la bifidocina B producida por Bifidobacterium
sp. Las adhesinas bacterianas son estructuras
presentes en la superficie de las bacterias, cuya
función es adherirse a las superficies para
establecer un nicho de colonización. De esta forma
los probióticos compiten contra bacterias
patógenas utilizando sus adhesinas y
adhiriéndose a la superficie intestinal, limitando
los espacios de contacto por parte de los
patógenos. Los mecanismos de defensa por parte
de los probióticos son actualmente estudiados y
cada vez mayormente comprendidos.
Regulación en el sistema inmune
La relación entre el sistema inmune y los
probióticos de la microbiota por años ha sido
estudiada y cada vez se obtiene nuevo
conocimiento sobre la importancia de esta
interacción. El sistema inmune es el elemento de los
organismos superiores, que se encarga de
defenderse de agentes externos eliminando las
posibles amenazas que entren a nuestro cuerpo.
Los efectos de los probióticos en el sistema inmune
se han observado en procesos tanto de la
inmunidad mediada por células, como de la
inmunidad humoral basada en moléculas. En este
sentido, estudios han mostrado que la presencia de
especies de Lactobacillus sp. y Bifidobacterium sp.
pueden incrementar el número de células T CD4+
,
que son responsables de dirigir la respuesta
inmune para la eliminación de bacterias
patógenas, pero también de disminuir procesos
inflamatorios mediante un mecanismo llamado
regulación inmune. Así mismo, estas bacterias se
han asociado con un incremento en la actividad de
los macrófagos, células de defensa capaces de
eliminar agentes extraños en un proceso llamado
fagocitosis.
Funciones protectoras de los probióticos en la
microbiota intestinal. Cortesía de García-González
G.

25
Adicionalmente, los probióticos también pueden
estimular a las células responsables de producir
anticuerpos en el intestino, lo cual hace que se
mantenga un ambiente protector. De igual manera,
otro mecanismo de inmunidad humoral en el que
los probióticos tienen un papel importante, es
disminuir la inflamación mediante la estimulación
para producir citocinas como la interleucina 10 (IL-
10; proteína producida por células del sistema
inmunológico con propiedades antiinflamatorias),
como se observó en un modelo de colitis hecho en
ratones, en el cual se administró a Bifidobacterium
sp.
Conclusión
Las bacterias probióticas tienen un papel
fundamental en el organismo por sus capacidades
de regulación del sistema inmunológico o su papel
protector contra bacterias patógenas. Estudios
recientes han descrito cómo la alteración del
equilibrio de la microbiota en el intestino, e
inclusive en otros órganos, puede estar
relacionada con la aparición de ciertas
enfermedades o al menos el incremento en la
probabilidad de padecerlas. De esta manera,
conocer cómo las bacterias probióticas participan
en el cuerpo humano, es algo que continúa
sorprendiendo.
Palabras clave: probióticos; microbiota; biopelícula;
competencia bacteriana; sistema inmune.
1 Gerardo García-González: Doctor y maestro en
Ciencias en Microbiología médica, por la Facultad
de Medicina de la Universidad Autónoma de Nuevo
León. Profesor- Investigador y responsable del
Laboratorio de Bacteriología en el CRCEI, del
Departamento de Microbiología de la Facultad de
Medicina de la UANL.
Contacto: gerardo.garciagnzl@uanl.edu.mx
2 Bernardo Martínez De León: Estudiante de la
licenciatura de Médico Cirujano y Partero en la
Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma
de Nuevo León.
Contacto: bernardo.martinezdln@uanl.edu.mx
3 Gloria M. González-González: Doctora y maestra
en Ciencias en Microbiología médica, por la
Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma
de Nuevo León. Jefe y Profesor- Investigador en el
Departamento de Microbiología de la Facultad de
Medicina de la UANL.
Contacto: gloria.gonzalezgn@uanl.edu.mx
Bodke, H., Jogdand, S., Bodke, H., Jogdand, S. D.
(2022). Role of probiotics in human health.
Cureus,14(11). https://doi.org/10.7759/cureus.31313
Hou, K., Wu, Z.-X., Chen, X.-Y., Wang, J.-Q., Zhang, D.,
Xiao, C., Zhu, D., Koya, J. B., Wei, L., Li, J., Chen, Z.-S.
(2022). Microbiota in health and diseases. Signal
Transduction and Targeted Therapy, 7(1).
https://doi.org/10.1038/s41392-022-00974-4
Ogunrinola, G. A., Oyewale, J. O., Oshamika, O. O.,
Olasehinde, G. I. (2020). The human microbiome
and its impacts on health. International Journal of
Microbiology, 2020(8045646).
https://doi.org/10.1155/2020/8045646
Shi, L. H., Balakrishnan, K., Thiagarajah, K., Mohd
Ismail, N. I., Yin, O. S. (2016). Beneficial properties of
probiotics. Tropical Life Sciences Research, 27(2).
https://doi.org/10.21315/tlsr2016.27.2.6
Aceptado: abril 14 de 2024

26
Los sistemas agrícolas como sumideros de carbono
Leonardo Uriel Arellano-Méndez,1
Edilia de la Rosa-Manzano 2
Ciclo del carbono
La producción de alimentos suele desarrollarse en
sitios que fueron deforestados. Es decir, que se
eliminó su capa forestal y, por consiguiente, se
perdieron los servicios ecosistémicos como
producción de oxígeno, captura de agua y
carbono, el paisaje escénico, entre otros. Ante estos
cambios nos preguntamos, ¿los cultivos que se
establecen, nos proporcionan también los servicios
ecosistémicos que se pierden, tales como la
captura de carbono?, la respuesta es sí. El ciclo del
carbono en la biósfera es complejo e involucra
factores abióticos así como componentes bióticos
(Yasin et al., 2021). Una de las formas en que se halla
el carbono en la naturaleza, es como dióxido de
carbono (CO2). Este gas se genera por la
combustión en sus diferentes formas (quema de
madera, combustión de la gasolina, la respiración
en el metabolismo, etc.), y es de interés ambiental
porque forma parte de los Gases de Efecto
Invernadero (GEI), que han contribuido al
Calentamiento Global. Sin embargo, hay una forma
de “sacarlo” de la atmósfera: fijarlo o secuestrarlo.
El ciclo del carbono en la naturaleza.
Una forma natural de fijarlo, es a través de la
fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas y
algas, generan su alimento, utilizando la luz del sol
y agua. En el proceso, se generan biomoléculas tipo
azúcar; para su elaboración, se necesita carbono,
que se toma del aire; las plantas crecen porque
realizan la fotosíntesis y generan biomasa.
¿Qué ha sucedido con el equilibrio del
ciclo del carbono?
El ciclo de carbono se ha visto modificado, ya que
la producción de dióxido de carbono es mayor que
la capacidad que tienen las plantas para
absorberlo y transformarlo. Por otro lado, los sitios
de secuestro de carbono y transformación de este
elemento han sido alterados, destruidos y
deforestados de una manera indiscriminada. En los
últimos 50 años la pérdida de la cobertura forestal
se ha incrementado, generando un paisaje
fragmentado, disminuyendo la capacidad de
ofrecer servicios ecosistémicos; uno de los más
importantes, es el secuestro de carbono. Por otra
parte, el cambio de uso de suelo, es ocasionado
principalmente por la urbanización y la generación
de espacios de cultivo. Por ejemplo, la urbanización
en los ecosistemas costeros es producida por la
industria del entretenimiento, la generación de
espacios para complejos hoteleros, que no solo
provocan una pérdida de la vegetación, sino
alteraciones del ecosistema, como la eutrofización
(crecimiento rápido de algas debido a un exceso de
nutrientes) de las lagunas costeras, la erosión de
las playas por desvío de los aportes de material
terrígeno y por la pérdida de vegetación de dunas,
entre otros. Mientras que la urbanización en los
ecosistemas, como selvas y bosques, ha provocado
el cambio dado el crecimiento poblacional. Por otro
lado, algunos ecosistemas se han deforestado y
transformado en áreas de cultivo debido a la
necesidad de tener una seguridad alimentaria.
¿Qué papel juegan los agrocultivos
como sumideros de carbono?
Los agrocultivos han generado pérdida de
espacios naturales y, por ende, pérdida de
espacios de secuestro de carbono o sumideros de
carbono. Un sumidero de carbono es un depósito
en donde se almacena el carbono de la atmósfera;
los bosques, el suelo, la materia orgánica muerta, y
los microorganismos del suelo, constituyen los
principales sumideros de carbono de los

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