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TOMOGRAFÍA POR EMISIÓN DE POSITRONES
EN DIAGNÓSTICO ONCOLÓGICO
María Fernanda García & Jorge Luis Quizhpilema
Históricamente, la ciencia y la tecnología han buscado proveer de mayor cali-
dad y expectativa de vida a la humanidad. En ese sentido, los tratamientos y
técnicas de diagnóstico para enfermedades letales, como el cáncer, han evolu-
cionado con la integración de la Química, Física y Medicina en instrumentos
multidisciplinarios. Como resultado, se han desarrollado radiofármacos que
posibilitan estudiar y visualizar el metabolismo de células malignas en el
cuerpo, mediante la detección de la emisión de radiación (Griffeth, 2005). A
esta tecnología se le conoce como tomografía por emisión de positrones (PET
scan, por sus siglas en inglés). Ahora, ¿cómo un choque de partículas como los
positrones dentro del cuerpo podría ayudar en el ámbito de la salud? La res-
puesta en los siguientes párrafos.
El metabolismo celular consiste en la degradación de la glucosa, con la finali-
dad de obtener energía para los diversos procesos que se desarrollan en la cé-
lula. Es conocido y está demostrado que las células cancerígenas tienen un
metabolismo más acelerado que las células sanas; en consecuencia, requieren
de una mayor cantidad de glucosa para su funcionamiento y desarrollo (Grif-
feth, 2005). El radiofármaco más utilizado en el PET scan es el 18F-FDG, fluo-
rodesoxiglucosa, un análogo de glucosa emisor de positrones con un período
de semi-desintegración radioactiva de vida corta, que es absorbido por las cé-
lulas mediante un mecanismo de transporte asistido; transformándose en un
buen indicador de la captación de glucosa y la viabilidad celular (Yu, 2006).
El proceso con el PET scan, inicia en un laboratorio cercano al lugar de ejecu-
ción del examen, donde un químico sintetiza el compuesto radiactivo deseado.
Para la producción de isótopos radioactivos, se introduce la molécula nativa
en un acelerador de partículas y se hace incidir sobre ella un haz de protones
para producir así una reacción nuclear entre los protones y el átomo deseado
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(Miller, 2016). En el caso de la fluorodesoxiglucosa, el grupo hidroxilo del se-
gundo carbono en el ciclo de la glucosa se sustituye por flúor-18, con vida
media de 110 minutos (semi-desintegración radioactiva, Figura 1) (Yu, 2006).
Figura 1. Estructura de 18F-FDG y desintegración nuclear
(Abrego et al., 2018)
El PET scan funciona de la siguiente manera: una pequeña cantidad de 18F-
FDG es inyectada en el torrente sanguíneo del paciente, creando una cierta
acumulación. Al cumplirse los 110 minutos de la síntesis del compuesto, el ra-
diofármaco emana positrones y estos chocan con los electrones de la materia,
produciendo la aniquilación del electrón y del positrón y se libera energía en
forma de rayos gamma que forman un ángulo de 180
o
y viajan en sentidos
opuestos. La señal es captada y procesada por cámaras especiales y computa-
doras, generando imágenes que brindan detalles de la estructura y función de
los órganos y tejidos (Miller, 2016).
El PET scan tiene grandes ventajas, como la posibilidad de rastrear el cuerpo
completo en un solo estudio, permitiendo identificar la extensión de la enfer-
medad tumoral multifocal. Además, se puede determinar el grado de maligni-
dad de un tumor debido a que la captación de FDG, del 18F-FDG está
relacionado con este aspecto. También, revela alteraciones en tejidos y órganos
que no son detectables mediante otros estudios, como tomografías computari-
zadas o resonancia magnética nuclear (López Días & Mejía, 2017).
El PET scan es muy útil en el diagnóstico del cáncer, ya que muchas veces la
superación de las enfermedades tumorales está en poder detectarlas con he-
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rramientas eficaces y así aplicar un tratamiento temprano. Sin embargo, como
cualquier otra técnica, el PET scan no es infalible y tiene aún sus limitaciones,
por lo que requiere de condiciones específicas para obtener resultado11s óp-
timos (López Días & Mejía, 2017), pero es una tecnología en evolución muy
prometedora.
El desarrollo y aplicación de nuevos radiofármacos para el PET scan implican
el diagnóstico de distintas enfermedades, según la función de cada biomolécula
en el cuerpo; de allí que la Química juegue un papel fundamental en el estudio
de nuevos reactivos para utilizarlos en esta técnica y poder enfrentar de una
manera más eficaz el tratamiento de pacientes con padecimiento de enferme-
dades tumorales.
Bibliografía
Alexander, J., Abrego, L., Ballesteros, M., Campos, E., & Leon, D. (2018). Importance of
Chemistry in Pet-Ct Studies. Biomark Journal. 04(01),1-3. doi: 10.21767/2472-
1646.100042
Griffeth, L. K. (2005). Use of PET/CT scanning in cancer patients: technical and practical
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https://doi.org/10.1080/08998280.2005.11928089
López Días, A., & Mejía, L. (2017). Estudio PET/CT con F18-Fluorodesoxiglucosa en on-
cología: una herramienta eficaz para una indicación responsable. Acta Médica de
Cuba, 18(2).
Miller, P. (Writer), & Rees-Roberts, D. (Director). (2016). How does a PET scan work?
[Video] [Motion Picture]. Inglaterra: Imperial College London. Retrieved from
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Yu, S. (2006). Review of 18F-FDG synthesis and quality control. Biomedical Imaging
And Intervention Journal, 2(4), e57. https://doi.org/10.2349/biij.2.4.e57
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VIVIENDO ENVENENADA
LOS SECRETOS DE LA MARIPOSA MONARCA
Danaus plexippus l.
Andrea Jaramillo & Andrés Oña
A María Fernanda Checa,
una amante de las mariposas
Cuando la naturaleza se defiende tiene varias maneras de hacerlo. Algunas
plantas tienen espinas para evitar la herbivoría, algunos animales practican el
arte de no ser vistos al camuflarse en su entorno, y otros seres tienen colores
vistosos que son muy bonitos y llamativos al ojo humano con los cuales alertan
sobre la presencia de veneno a sus depredadores para evitar ser comidos, a
estos últimos se les llama especies aposemáticas (Cortez et al., 2014).
No es Blancanieves y aunque parecen hadas, no es ningún cuento, la mariposa
monarca Danaus plexippus posee veneno desde que es oruga y empieza a ali-
mentarse, lo que es producto de una coevolución con su planta nutricia perte-
neciente a la familia Apocynaceae, en especial Asclepias curassavica (Cortez
et al., 2014). Esta especie de planta se caracteriza por poseer toxinas como as-
clepiadina, vincetoxinas y otros glucósidos cardíacos y alcaloides que llegan a
ser tóxicos incluso para el ganado; pero la larva de la mariposa se alimenta de
dicha planta hospedera y posteriormente el ímago de su néctar, y asombrosa-
mente es inmune a su veneno, así, si la mariposa es depredada por un ave, para
esta última puede ser mortal (Vera 2019).
Científicos de Oxford colectaron larvas de mariposas monarca de su planta
hospedera. Cuando emergieron los adultos, molieron sus partes para poder es-
tudiar de manera independiente la concentración de veneno en cada una de
ellas. Entre las diferentes toxinas presentes en el insecto están glicósidos y car-
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denólidos como uzarigenina, estrofantidina, digoxina, digoxigenina, coroglau-
cigenina, calotropagenina, clepogenina y plexippinas A, B y C. Se descubrió
que la mayor concentración de estas toxinas se encuentra en las alas, que es
justamente donde las aves atacan para evitar la huida de su presa; éstas se la
comen, pero vomitan inmediatamente puesto que tienen un sabor desagradable
(Parsons, 1965). Desde ese momento, el ave recordará la morfología y los co-
lores de su presa y evitará comerla de nuevo, fortaleciendo así el mecanismo
de defensa natural de esta mariposa. En humanos, categorizamos como “mal
sabor” a los alimentos que han pasado por nuestro gusto u olfato de los cuales
hemos obtenido una mala experiencia similar a lo ocurrido en las aves (Parsons,
1965). Pero en este punto, la pregunta que queremos responder es ¿por qué
Danaus plexippus al adquirir todas estas toxinas de su planta Asclepias curas-
savica no muere? La mariposa monarca tiene una relación estrecha con su hos-
pedero y esto ha provocado mutaciones, más específicamente en las
subunidades de ATPa (111, 119 y 122) de las bombas de sodio. Estos cambios
le permiten adquirir la resistencia a las toxinas vegetales, hacerlas suyas y evitar
la depredación (Karageorgi et al., 2019).
Es fascinante la adaptación que presenta esta mariposa, su gran complejidad y
relación con la naturaleza. Este es uno de los miles de casos que la naturaleza
nos presenta, cuando pensamos que las sorpresas se acaban, sale una nueva y
más compleja que nos hace reflexionar la importancia de cada detalle y su
complejo engranaje hasta llegar al resultado final. Y así es como la mariposa
monarca puede existir, sin problema alguno, desde larva hasta adulto, viviendo
envenenada.
Bibliografía
Cortez, H., García, F., & Guzmán, A. (2014). Conservando la mariposa monarca
(Danaus plexippus L.), Conservando enemigos naturales de plagas. Revista
Chapingo, Serie Ciencias Forestales y Del Ambiente, 20(3), 247–253.
https://doi.org/10.5154/r.rchscfa.2014.05.022
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Karageorgi, M., Groen, S. C., Sumbul, F., Pelaez, J. N., Verster, K. I., Aguilar, J.
M., Hastings, A. P., Bernstein, S. L., Matsunaga, T., Astourian, M., Guerra,
G., Rico, F., Dobler, S., Agrawal, A. A., & Whiteman, N. K. (2019). Ge-
nome editing retraces the evolution of toxin resistance in the monarch
butterfly. Nature, 574(7778), 409–412. https://doi.org/10.1038/s41586-
019-1610-8
Parsons, B. Y. J. A. (1965). The lives of insects is still a matter for discussion . The
earlier work has been reviewed by Brower & Brower ( 1964 ). It is gene-
rally accepted that warningly coloured species are on the whole rejected
by birds ( Morton Jones , 1932 , 1934 ). Species wit. 290–304.
Vera, M. (2019). Asclepias curassavica L. Plantas Medicinales del Banco de
Germoplasma CICY, CONACYT. México.
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EL PODER BACTERICIDA DEL JABÓN OZONIFICADO
Ingrid Quinatoa, Joel Saez & Deyaneira Yánez
En la actualidad, existe una amplia gama de productos para el cuidado de la
piel con gran variedad de vitaminas y antioxidantes; sin embargo, no se men-
cionan los productos que contienen ozono. Estos productos son indispensables
en la vida de personas con problemas de piel, ya que este órgano es la imagen
que se proyecta al mundo exterior, siendo este el principal motivo que induce
a su cuidado y fortalecimiento (PromoFarma, 2013).
El ozono es una molécula que está compuesta por tres átomos de oxígeno,
creada por una descarga eléctrica que separa a los oxígenos moleculares en
átomos libres que se reagrupan en , ésta considerada una molécula inestable,
“OZONO IN SITU” (Cepero et al., 2008). El ozono se puede producir de ma-
nera artificial mediante equipos de ozonificación (Figura 1).
¿Sabías los beneficios del ozono al ser implementado en un jabón? El jabón
ozonificado presenta una gran eficacia en la eliminación de virus, bacterias,
hongos y protozoos; combate infecciones como el acné, dermatitis, elimina las
células muertas, previene las manchas, retarda notablemente el envejecimiento
de la piel y estimula la formación de vitamina D3 a base de la vitamina D2 en
la epidermis, manteniéndola firme (Tapia & Martínez-Sánchez, 2012).
A fin de comprobar la facilidad de preparar, efectividad y beneficios para la
piel, en el Laboratorio de la Escuela Química–Facultad de Ciencias Exactas y
Naturales, de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador, se elaboró un
jabón ozonificado (Figura 2). Para ello, se hizo reaccionar Base Blend (producto
de la saponificación de la sal sódica de ácidos grasos) con cloruro de sodio
(NaCl) como el espesante y agua destilada, mezclados con ayuda de un agita-
dor magnético hasta disolver su totalidad. Una vez obtenido un medio de re-
acción espeso, se introdujo el ozono por el método de burbuja (Vicuña, 2018)
192
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y se dejó reposar toda una noche. Transcurrido este tiempo, se verifico que el
jabón tenga el olor a metal característico del ozono y se realizaron varias prue-
bas de lavado de manos para comprobar el tiempo que permanece en actividad
el ozono en la piel. Además, se realizó una prueba de pH para comprobar la
calidad, se midió el pH del jabón dando como resultado un pH=7, lo que nos
indica que el jabón mantendrá el equilibrio del pH natural de nuestra piel.
Figura 1. Equipo de Ozonificación para purificación del agua (azul), equipos de ozo-
nificación para purificación del aire (gris, concho de vino), equipo de ozonificación
para secado de manos (negro).
(Fotografía: los autores)
Figura 2. Pequeñas moléculas de ozono, jabón listo para su uso.
(Fotografía: los autores)
Equipo de ozonŝĮĐĂĐión
p
ara e l s ĞĐĂĚo de manos
Equipos de ozonifŝĐĂĐión para
purifŝĐĂĐión de aire
Equipo de ozonŝĮĐĂĐión
para purifŝĐĂĐŝón de aire
Equipo de ozonŝĮĐĂĐión
para puriĮĐĂĐŝón de agua
Pequeñas moléculas de
ozono
:ĂďſŶKnjŽŶŝĮĐĂĚŽůŝƐƚŽ
para su uso
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193
¿Cómo elimina el jabón ozonificado los virus y bacterias? El jabón ozonificado
crea una capa protectora en nuestras manos, lo que causa que al instante se
destruyan virus y bacterias, debido a que el ozono tiene la capacidad de oxidar
y degradar la pared celular de todo tipo de microorganismo (Farmacéuticos,
2020). Reacción generalizada:
El jabón es una molécula a modo de alfiler, que tienen una cabeza hidrofílica
y una cola hidrofóbica (Figura 3). El jabón rodea cualquier microorganismo en
la piel, donde las colas hidrofóbicas que flotan libremente rehúyen el agua y
se introducen en las envolturas lipídicas de bacterias y virus, actuando en forma
de cuñas que apalancan y desestabilizan todo el sistema defensor de las mem-
branas del virus o bacteria. Las proteínas se desprenden de las membranas rotas
y pasan al agua que las rodea, matando a las bacterias e inutilizando a los virus
(Figura 3). Cuando nos enjuagamos las manos, todos los microorganismos que
han sido desactivados, lesionados y atrapados por las moléculas de jabón son
arrastrados por el agua (Monje y Lorca, 2020).
Figura 3. Cómo funciona el jabón e interactúa contra virus.
Fuente: https://theconversation.com/el-jabon-es-un-arma-muy-eficaz-contra-el-coronavirus-134162
El uso del ozono en productos cosméticos y de higiene personal se ha magni-
ficado, debido a la gran variedad de beneficios que aporta. Sin embargo, hay
>
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que tomar en cuenta los efectos secundarios que puede producir cuando se
utiliza en cantidades que no son adecuadas para el uso humano.
El ozono no es bueno ni malo para la salud; sin embargo, en diferentes países
desarrollados, se han realizado estudios para establecer condiciones máximas
y mínimas para la exposición de personas frente al ozono (Nieto, 2009). Al
estar en contacto con la piel en altas concentraciones, el ozono puede causar
irritación o quemaduras graves, dolor de cabeza, malestar estomacal, vomito,
dolor en el pecho; por vía inhalatoria debe manejarse una concentración baja,
ya que podría resultar tóxico y puede producir irritación en los pulmones y una
ligera tos por falta de aire (Ramírez, 2014).
Con las pruebas de lavado de manos con jabón ozonificado, se ha comprobado
que efectivamente el ozono es un fuerte bactericida, por su capacidad de eli-
minación rápida de cualquier tipo de microorganismo, ayuda en la oxigenación
y purificación de la piel, sin perjudicar la salud, teniendo en cuenta siempre
que el producto no contenga ozono en exceso (Tapia & Martínez-Sánchez,
2012).
Bibliografía:
Cepero, S. M., Alvarez, R. G., Lozano, O. E. L., Rosales, F. H., Fernández, O. S. L., &
Gómez, M. D. (2008). El ozono: aspectos básicos y sus aplicaciones clínicas Re-
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LA ELECTROREDUCCIÓN DE CO
2
:
UNA ALTERNATIVA PARA EL MEDIO AMBIENTE
Ricardo Borja
El aumento del CO
2
en la atmósfera terrestre por actividades antropogénicas
ha ocasionado problemas relacionados con el efecto invernadero en nuestro
planeta, debido al incremento de la temperatura ya que, este gas absorbe la ra-
diación infrarroja proveniente de la reemisión de la luz visible del sol. Las con-
secuencias de este fenómeno han sido: derretimiento del hielo en los glaciares,
sequías extremas y afecciones a la salud de todos los seres vivos (Banda, 2018).
Debido al grupo -COO- en su estructura química, se utiliza el CO
2
como ma-
teria prima para su reducción a compuestos orgánicos como metanol, ácido
fórmico u otras especies químicas, por medio de técnicas electroquímicas, fo-
toquímicas, termoquímicas, etc. De todas estas técnicas, están marcando pauta
las electroquímicas ya que, son menos costosas y representan una alternativa
al uso del exceso de energía a partir de fuentes renovables intermitentes, como
sustitutivo de almacenamiento de energía a gran escala (Martín, n.d.).
La reducción electroquímica del CO
2
procede mediante un proceso electroca-
talítico, que toma lugar sobre un recolector de corriente (electrocatalizador)
como soporte de conductividad eléctrica. Comúnmente, se sumerge el elec-
trocatalizador en una cámara catódica en presencia de un electrolito como so-
porte de conductividad iónica separados de una cámara anódica mediante una
membrana de intercambio iónico y una capa de difusión de gas (GLC por sus
siglas en inglés) (Lin, 2020), donde solo recolectores como el cobre ha funcio-
nado con éxito como eletrocatalizador (Back, 2015).
Donald Ripatti (2018) en la Universidad de Stanford, Estados Unidos, publicó
en la revista Joule sobre investigaciones de celdas electroquímicas para la re-
ducción de CO
2
de la atmósfera, donde se utilizó electrodos de difusión de gas
(GDE por sus siglas en inglés) combinados con un sistema de flujo que mejora
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el suministro de CO
2
a la superficie electrocatalizadora, convirtiendo así de
manera eficiente al gas en materia prima útil (ecuación 1). Este trabajo fue es-
calado a nivel industrial, perfilándose a futuro como una de las principales so-
luciones para tratar la problemática del calentamiento global e incluso para ser
utilizado en misiones en el espacio profundo (Pozo, 2018).
2CO
2
(g)
+ 2H
2
O
(l)
+ 4e
-
————— > 2CHOO
-
(ac)
+ 2OH
-
E° (V vs. RHE) = -1,078 V
En términos generales, la electroreducción del CO
2
se perfila como una técnica
para resolver la problemática del calentamiento global que vive el planeta, per-
mitiendo limpiar la atmosfera contaminada para la restauración de la capa de
ozono; técnica atractiva por su versatilidad, fácil operación y bajo costo.
Bibliografía:
B
anda, J. (2018) Estudio de la Reducción Electrostática de CO
2
en medio no acuoso mediante Elec-
trodos Semiconductores Modificados con Nanoarreglos Bimetálicos de Ag|Cu. Tesis de Doc-
torado en Electroquímica del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en
Electroquímica S.C. Queretaro, México.
Lin, R., Guo, J., Li, X., Patel, P., & Seifitokaldani, A. (2020).Electrochemical Reactors for CO
2
Con-
version. Catalysts, 10(5), 473 (1 – 35). doi:10.3390/catal10050473
Martín, L. (n.d.) Conversión de CO
2
a combustibles líquidos. Proyecto de fin de carrera Escuela
Técnica Superior de Ingenieros de Sevilla, España.
Pozo, D. (2018) Crean celdas electroquímicas para captar y deshacer el CO
2
. Hipertextual. Recu-
perado el 20 de octubre de 2020, de: https://hipertextual.com/2018/10/celdas-electroqui-
micas-captar-deshacer-co2
Ripatti, D., Veltman, T., Kanan, M. (2018) Carbon Monoxide Gas Diffusion Electrolysis that Produces
Concentrated C
2
Products with High Single-Pass Conversion. Joule 3(1), 240 – 256. doi:
10.1016/j.joule.2018.10.007
