Científicos canadienses descubren un método ultrarrápido con aplicaciones potenciales en la agricultura

Para los investigadores, el proceso complejo y lento de aislar compuestos químicos puros de origen natural, como extractos de plantas, para el análisis científico puede ser cosa del pasado.

El fitoquímico del Ministerio de Agricultura and Agroalimentación de Canadá (AAFC), el Dr. Jason McCallum, y el también científico de la AAFC, el Dr. Chris Kirby, han desarrollado una nueva forma ultrarrápida de generar compuestos puros a base de plantas para su análisis, acertadamente llamado Ultra-Micro-Fraccionamiento de escala (UMSF). El fraccionamiento guiado por bioensayo tradicional, un proceso para aislar un agente químico puro de un origen natural, como extractos de plantas, a menudo toma muchos días para purificar compuestos individuales y produce grandes volúmenes de desechos.

Con experiencia en nutri-ciencia, McCallum ha pasado cientos de horas en su laboratorio separando varios extractos de plantas en compuestos químicos puros (productos naturales) a través de un método llamado cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC). Este método se ha utilizado desde la década de 1980 para descubrir productos naturales, como la penicilina, que pueden ser aplicables a la investigación en la creación de nuevos productos agrícolas (bioplaguicidas, variedades de plantas resistentes a enfermedades) o fármacos y antibióticos.

El nuevo método UPLC (cromatografía líquida de ultra rendimiento) de McCallum y Kirby es mucho más rápido que las técnicas HPLC más antiguas. Su idea, de acelerar el proceso de fraccionamiento mediante la modernización del equipo utilizado, condujo al desarrollo de este nuevo método que tiene implicaciones interesantes para los investigadores de todo el mundo. Para lograr sus resultados de alta velocidad, integraron un nuevo equipo recolector de fracciones y secador de placas para recolectar los compuestos químicos puros.

El método UPLC solo toma de seis a 10 minutos y usa cinco mililitros de solvente. Con este enfoque, se pueden obtener productos naturales puros a partir de extractos de plantas en un solo paso; a menudo, una sola hoja, flor o fruto proporciona suficiente extracto para realizar el análisis. Esto no solo acelera el proceso, sino que también reduce el desperdicio:

“Los métodos de purificación más antiguos producían grandes volúmenes de compuestos para el análisis y, para nuestros propósitos, solo necesitábamos una fracción de ese resultado”, dice el Dr. McCallum. "Nuestra teoría era simple: al reducir la escala del dispositivo y los materiales utilizados, podríamos disminuir el tiempo para completar el análisis y reducir el desperdicio".

“Para los investigadores, UMSF permitirá el descubrimiento rápido de nuevos productos naturales que pueden ser aplicables a la agricultura, la ciencia de la nutrición y los productos farmacéuticos”, explica el Dr. McCallum.

"Para los investigadores, UMSF permitirá un descubrimiento más rápido de nuevos productos naturales que pueden ser aplicables a la agricultura, la ciencia de la nutrición y los productos farmacéuticos", dijo el Dr. Jason McCallum, fitoquímico del Ministerio de Agricultura y Agroalimentación de Canadá.

El Dr. McCallum ha estado estudiando variedades de lúpulo desde 2015, y en 2019 descubrió algunas características únicas de los lúpulos silvestres de Maritimes. Estos sabores y aromas de origen marítimo, como el melón y el algodón de azúcar, hacen que el lanzamiento comercial futuro de estas variedades sea muy esperado entre las industrias del cultivo de lúpulo y la elaboración de cerveza.

Con la capacidad de completar el análisis en una fracción del tiempo, McCallum decidió probar el nuevo método UMSF en una variedad de plantas disponibles en su laboratorio, incluidas las bayas de enebro de las Montañas Rocosas, las flores de la hierba de San Juan, las frutas de Nannyberry, las frutas de Bunchberry Dogwood, Western Frutos de Snowberry y conos de lúpulo Cascade.

Probó los efectos de los extractos de plantas anteriores, separados en compuestos químicos puros utilizando UMSF, en camarones de salmuera. El camarón de salmuera es un organismo modelo establecido que se utiliza en la investigación para buscar actividades contra el cáncer y los insectos en productos naturales. A través de esta investigación, el Dr. McCallum señaló que la variedad de lúpulos Cascade puede tener implicaciones para otra industria: la investigación del cáncer.

"A través de UMSF, hemos confirmado la actividad anticancerígena de los componentes del lúpulo en un organismo multicelular (camarón de salmuera) por primera vez".

- Dr. Jason McCallum, fitoquímico, Agricultura y Agroalimentación de Canadá

“Estaba emocionado de descubrir que los extractos de lúpulo poseían una alta bioactividad con múltiples ácidos beta identificados con actividad anticancerígena (citotóxica)”, dice el Dr. McCallum.

"A través de UMSF, hemos confirmado la actividad anticancerígena de los componentes del lúpulo en un organismo multicelular (camarón de salmuera) por primera vez".

Entonces, ¿qué significa esto para los investigadores del cáncer? Según el Dr. McCallum, es más una confirmación de que estos ácidos beta biológicamente activos del lúpulo pueden destruir las células cancerosas.

"El misterio que los investigadores del cáncer necesitarán explorar más a fondo es, ¿cómo estos químicos del lúpulo destruyen las células cancerosas?"

El Dr. McCallum está ansioso por probar UMSF en nuevos extractos de plantas en la búsqueda de descubrir productos naturales que puedan desbloquear nuevas capacidades, desde encontrar propiedades contra el cáncer hasta crear potencialmente nuevos bioplaguicidas. En pocas palabras, el fraccionamiento de UPLC tiene el potencial de llevar el desarrollo de la investigación a una alta velocidad.