Extracto de células de neem y nanoemulsión de aceite de semillas de neem. Foto cortesía Alejandro Martínez, miembro de BioScalis UNAL Medellín..

El desarrollo de diversos compuestos a partir de células, aceites de semilla y hojas del árbol neem (Azadirachta indica), ha permitido explorar distintas formulaciones para insecticidas y repelentes naturales contra los mosquitos que transmiten la malaria y el dengue. Estos productos son aptos para el uso humano, además de ser amigables con el medio ambiente, podrían aplicarse en la piel, usarse en las superficies como toldillos y en el agua estancada o acumulada.

Lo anterior, debido a que las formulaciones han demostrado tener un efecto tanto en larvas, huevos y población adulta de mosquitos Aedes aegypti y Anopheles spp. transmisores del dengue y la malaria, respectivamente. Además de afectar el desarrollo del parásito Plasmodium dentro del mosquito, vector de la malaria también conocida como paludismo.

Estos mosquitos son distintos y se distribuyen en zonas diferentes, por esta razón, el dengue se presenta más en contextos urbanos; mientras que la malaria se relaciona con zonas rurales. En ambos casos, los insectos se infectan de estos patógenos al consumir sangre de las personas enfermas, ese microorganismo entra en el mosquito y empieza todo su desarrollo y se transmite a otra persona en la próxima picadura.

Con la intención de probar el efecto de los extractos de las células vegetales o partes de esta planta sobre los insectos vectores de dengue y malaria, se desarrollaron dos proyectos en el marco de las maestrías en Ciencias Biotecnología de la UNAL Medellín y en Microbiología de la UdeA.

De acuerdo con los investigadores, en todas las partes del árbol neem, desde hojas, semillas y corteza, se han reportado compuestos con propiedades insecticidas, repelentes o biocontroladores, que actúan en contra de microorganismos que producen daño a las personas, animales y cultivos, no dejan residuos, y no son perjudiciales para la salud humana ni el medio ambiente.

Las nanofórmulas mágicas

Primero, para llegar a estas mezclas o formulaciones con efecto repelente, el Grupo de Biotecnología Industrial de la UNAL Medellín, desarrolló técnicas para el cultivo de células vegetales a partir del árbol del neem, lo que permitió producir los compuestos independientemente de los ciclos del árbol.

Además, con nanotecnología (diseño, producción y aplicación de algo a una escala diminuta) crearon los extractos vegetales y biotecnológicos, para convertirlos en nanoemulsiones o mezclas con ingredientes de tamaño muy pequeño o nanométrico. Posteriormente, iniciaron las pruebas con los mosquitos Aedes aegypti, transmisores del dengue.

Por su parte, el Grupo de Malaria de la Universidad de Antioquia, se encargó del cultivo de las colonias de insectos, la coordinación de los ensayos e investigaciones para evaluar los compuestos y extractos en las diferentes etapas de desarrollo de los mosquitos. Además de los estudios sobre la efectividad de los compuestos en los mosquitos Anopheles aquasalis y el parásito Plasmodium relacionados con la malaria.

“En el proyecto usamos una materia prima muy especial: células vegetales que se producen en recipientes llamados biorreactores. Esta es una forma nueva y diferente de obtener sustancias útiles de las plantas. Cultivamos las células vegetales, extrajimos las sustancias que queríamos estudiar y las preparamos para usarlas en los experimentos. Esto no fue fácil porque las sustancias eran viscosas y difíciles de manipular, así que tuvimos que formularlas en emulsiones para poder aplicarlas y evaluarlas”, comenta Duván Enrique Dueñas López, estudiante de la Maestría en Ciencias Biotecnología de la UNAL Sede Medellín.

El ingeniero biológico, explica que las emulsiones se pueden clasificar dependiendo del tamaño de las gotas dentro de esa mezcla de agua y aceite, cuando el tamaño de esas partículas está por debajo o alrededor de 400 nanómetros se habla de nanoemulsiones.

“En una nanoemulsión las gotitas son tan pequeñas que no se ven a simple vista. Tienen ventajas sobre las emulsiones normales, porque duran más tiempo y hacen que las sustancias sean más activas. Esto facilita la interacción entre los extractos y los insectos, ya que las gotitas son tan pequeñas que pueden entrar en contacto con el cuerpo o el olfato de los mosquitos más fácil”.

Efectos en el transmisor del dengue

Además, Dueñas López y otros estudiantes de los grupos de investigación mencionados, evaluaron el potencial de los extractos sobre la larva del insecto Aedes aegypti. “Inhibieron la eclosión de los huevos, la emergencia de las larvas y, por ende, su paso a la etapa adulta. Además, son seguros para los humanos y el medio ambiente. Todos los componentes de las formulaciones son sustancias no tóxicas en las concentraciones utilizadas. Estos extractos se podrían aplicar en lugares donde se acumula agua estancada, como pozos, piscinas o reservorios, para evitar que el mosquito Aedes aegypti se reproduzca y transmita enfermedades.

Efectos en el transmisor de la malaria

Por su parte, Paula Andrea Urrea Aguirre, microbióloga y bioanalista, integrante del grupo de la Universidad de Antioquia, realizó ensayos para determinar si uno de los nanoformulados y sus compuestos, tenía alguna actividad en el parásito Plasmodium vivax y en los Anopheles aquasalis. Para estos ensayos experimentales se usaron mosquitos provenientes de una colonia de la Fundación Oswaldo Cruz de Manaos, en la Amazonía brasileña.

“Se dio la nanoformulación a los mosquitos para determinar si estos compuestos disminuían la longevidad y afectaban la reproducción de los mismos, dos factores muy importantes en el control del vector porque el parásito requiere alrededor de 15 días para desarrollarse dentro del insecto. Si tenemos un controlador que disminuye esa longevidad, hay menos chance de que el parásito se desarrolle en el mosquito, que sea transmitido a las personas, y que cause la malaria”, afirma la candidata a Magíster en Biología.

Paula Urrea resalta que, además, afecta el número de huevos que ovipositan las hembras y la viabilidad de los mismos. “Esto es importante porque uno de los retos para la eliminación de la malaria es el control vectorial, que está relacionado con el tiempo en el que los mosquitos se reproducen y el tiempo que requiere el ciclo del parásito dentro del mosquito. Los resultados muestran que también se afectó el desarrollo del parásito Plasmodium dentro del insecto y el número de parásitos que se reproducen dentro de él”.

Futuro de las investigaciones

Ambos estudiantes destacan la importancia de continuar trabajando en las formulaciones para mejorar su estabilidad y eficacia. En ese sentido, el profesor titular de la Facultad de Ciencias de la UNAL Medellín, Fernando Orozco Sánchez, resalta la importancia de los hallazgos realizados por los jóvenes. “Estos derivados afectan la fertilidad, oviposición, la eclosión y la supervivencia de los mosquitos, sin embargo, algunas preparaciones son mejores que otras, por eso vamos a seguir investigando”.

Por su parte, la doctora en biología y co investigadora del Grupo Malaria, Adriana Pabón Vidal, quien brindó acompañamiento técnico en las investigaciones de ambos estudiantes, destaca de estos trabajos “demostraron que los extractos tienen la capacidad de afectar distintos mosquitos, esto permite seguir revisando moléculas y concentraciones con que se pueden preparar estas formulaciones para continuar con los estudios del efecto repelente”.
La profesora agrega que, “es importante actualizarnos con el tema de los repelentes porque cuando se utiliza un solo producto es posible que las poblaciones de mosquitos espontáneamente generen resistencia, por eso es necesario incorporar otras sustancias de origen natural”.

Optimizar estas fórmulas tiene un gran potencial para la salud pública y agrícola. Los investigadores concuerdan en la importancia de llevar al mercado estos productos inocuos con repelentes más efectivos, pues algunos que se usan actualmente contienen químicos nocivos para las mujeres embarazadas, por ejemplo. Podrían representar una alternativa natural más eficaz para controlar el dengue y la malaria, lo anterior, teniendo en cuenta que, en Colombia, por ser un país tropical, existen todas las condiciones climáticas y geográficas para que todo el año haya transmisión de malaria y dengue.

Actualmente, desde distintas áreas académicas y dependencias de la UNAL Medellín, se adelanta la creación de un spin off llamada 'BioScalis', con base en estas y otras investigaciones desarrolladas, para hacer mejores validaciones comerciales, y escalar al sector productivo y comercial estos productos naturales.

(FIN/JRDP)

21 de marzo de 2023