¡Bienvenidos al nanomundo! (Charla)

Tuve la inmensa suerte de que me invitaran a dar la ponencia científica de las IV Jornades Científiques (virtuals) del Cicle de Laboratori Clínic i Biomèdic de Jesuïtes - el Clot. Fue una experiencia chulísima el profundizar en la temática escogida por mí (la nanomedicina), aprender a grabarme con el programa OBS Studio (¡gracias Saül Pascual!) y responder las inteligentes preguntas de los asistentes. Desde aquí me gustaría dar las gracias a los organizadores, especialmente a Tresa :)

Aunque en prácticamente todas las diapositivas he incluido las referencias, hay un par que se me han escapado o que merecen dedicarles un poco de espacio. Mi libro de cabecera para preparar esta charla ha sido El nanomundo en tus manos de José Ángel Martín-Gago, Carlos Briones, Elena Casero y Pedro A. Serena (¡muy recomendable!).

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También me gustaría confesar que "he robado" sin dar crédito una imagen de la genial charla de Carlos Briones en Naukas Bilbao 2014, El tamaño sí que importa... sobre todo en el nanomundo. Hela aquí:

Es necesario mencionar que mucho del contenido de la charla se debe a mi estancia en el grupo Nanomol del ICMAB-CSIC donde durante muchos años he hecho mi tesis doctoral. Vayan por delante mis agradecimientos.

A continuación incluyo todas las referencias que aparecen en la charla, para facilitar su búsqueda y lectura. Y antes de incluir el enlace del vídeo, me gustaría decir que hay muchos errores, incorrecciones y seguramente herejías que se deben a mí únicamente. Pido disculpas por adelantado.

Y ahora sí, creo que no me dejo nada... Espero vuestras críticas y que lo disfrutéis tanto como yo haciéndolo :D

Referencias

Bueno, D. (2020). Peptide functionalized nanoliposomes for biomolecule intracellular delivery , prepared using compressed CO2. (Mola autocitarse, ¿a qué sí xD)

Campaña, A. L., Florez, S. L., Noguera, M. J., Fuentes, O. P., Puentes, P. R., Cruz, J. C., & Osma, J. F. (2019). Enzyme-Based Electrochemical Biosensors for Microfluidic Platforms to Detect Pharmaceutical Residues in Wastewater. https://doi.org/10.3390/bios9010041

Ferrer Tasies, L. P. (2016). Cholesterol and compressed CO2: a smart molecular building block and advantageous solvent to prepare stable self-assembled colloidal nanostructures. TDX (Tesis Doctorals en Xarxa). Retrieved from http://www.tdx.cat/handle/10803/384637%0Ahttp://www.tesisenred.net/handle/10803/384637?locale-attribute=es

Kreuter, J. (2007, February 22). Nanoparticles-a historical perspective. International Journal of Pharmaceutics. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2006.10.021

Krukemeyer, M., Krenn, V., Huebner, F., Wagner W, & R, R. (2015). History and Possible Uses of Nanomedicine Based on Nanoparticles and Nanotechnological Progress. J Nanomed Nanotechnol, 6(6), 336. https://doi.org/10.4172/2157-7439.1000336

Lacroix, L., & Carrey, J. (2008). A frequency-adjustable electromagnet for hyperthermia measurements on magnetic nanoparticles. The Review of Scientific Instruments, (October). https://doi.org/10.1063/1.2972172

Martín-Gago JA, Briones C, Casero E. y Serena P.A., El nanomundo en tus manos, Editorial Crítica 2014.

Molina, A. A., Angel Méndez-Rojas, M., Angulo-Molina, A., & Aguilera-Portillo, G. (2016). Nanomedicine: Small Steps, Big Effects. In B. I. Khariso, O. V. Kharissova, & U. Ortiz-Mendez (Eds.), CRC Concise Encyclopedia of Nanotechnology (1st ed.). CRC press. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/287998133

Neuwelt, E. A., Várallyay, P., Bagó, A. G., Muldoon, L. L., Nesbit, G., Nixon, R., Neuropathology, R. N. (2004). Imaging of iron oxide nanoparticles by MR and light microscopy in patients with malignant brain tumours, 456–471. https://doi.org/10.1111/j.1365-2990.2004.00557.x

Pérez, E., Martinez, M., Veciana, J., Ratera, I., & Guasch, J. (2018). Artificial 3D Culture Systems for T Cell Expansion. Nano Today. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b00521

Soares, S., Sousa, J., Pais, A., & Vitorino, C. (2018). Nanomedicine: Principles, properties, and regulatory issues. Frontiers in Chemistry, 6(AUG), 1–15. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00360

Zhang, L., & Webster, T. J. (2009). Nanotechnology and nanomaterials : Promises for improved tissue regeneration, 66–80. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2008.10.014

No son más dulces que la miel...

Dedicado al niño que pensaba que sus flores eran más dulces que la miel

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Seguro que en más de una ocasión te habrás encontrado con este arbusto de flores blancas o rosas por todas partes, en colegios, en parques, al borde de las carreteras… Quizá lo que no sabes (o sí) es que es un potencial asesino, que quizá debería estar más controlado en dónde se planta, porque hay bellezas que matan, o al menos que te dejan pachucho pachucho. De hecho, en alguna serie policiaca ha resultado ser el principal asesino.

Aquí os presento a la adelfa, cuyo nombre científico es Nerium oleander, y junto a su hermana Thevetia peruviana, son las dos representantes principales de la familia Apocynaceae. Ambas dos se usan como arbustos ornamentales en zonas tropicales y subtropicales de nuestro planeta, si bien su toxicidad es de sobra conocida. Hay pocos casos publicados, y por tanto no hay suficientes datos, para determinar cuál es la dosis letal, pero sí se conoce que depende de varios factores: la cantidad ingerida, la parte de la planta, la concentración en toxinas de la planta, y la edad y salud previa del paciente intoxicado. Y aún así, la mortalidad humana asociada con la ingestión de adelfa es generalmente muy baja, incluso en los casos de consumo intencional (intentos de suicidio).

Cabe resaltar que todas las partes de la planta son tóxicas, incluidos los productos de su combustión y el néctar de sus flores. Además, suele haber hojas, flores y vainas de semilla en el suelo, de manera que están al alcance de cualquier niño curioso… Lo único bueno es que como tiene un potente sabor amargo, los niños no suelen ingerir grandes cantidades. Por ejemplo, la masticación de hojas de adelfa libera saponinas, que son agentes surfactantes nocivos que provocan sensación de ardor en la boca. Pero se ha observado en intoxicaciones de mascotas domésticas, que la palatabilidad cambia si el arbusto ha sido podado, tratado con herbicidas como el ácido 2,4-diclorofenoxiacético, o si se consume con otros alimentos, así que de cualquier forma: ¡cuidado!

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La toxicidad de las adelfas se debe principalmente a los glucósidos cardíacos, que son compuestos esteroideos con efectos sobre el músculo cardíaco, y que de hecho se han usado como fármacos pero la ventana terapéutica es pequeña y es fácil provocar una sobredosis.

Los glucósidos cardíacos están formados por tres subunidades diferenciadas: un esqueleto esteroideo, ligado a un anillo de lactona, unido a un carbohidrato o azúcar por enlace glicosídico. El esqueleto esteroideo junto con el anillo de lactona se conoce como genina o aglicona. Esta fracción genina es muy similar entre todos los glucósidos cardíacos conocidos, variando solo en el grupo funcional del carbono 10 y/o 13. Por el contrario, el azúcar o carbohidrato de cada uno de ellos es específico: la digitoxigenina en la digitoxina, la oleandrosa en la oleandrina, etc. Y justamente este azúcar introduce la variabilidad en las respectivas actividades biológicas de los glucósidos cardíacos.

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Los glucósidos cardíacos se unen a la bomba de Na⁺/K⁺ATPasa de las membranas citoplasmáticas de las células cardíacas, y la inactivan. En consecuencia, aumenta la concentración de Na⁺ y afecta a los canales de intercambio de Na⁺/Ca²⁺, aumentando el Ca²⁺ intracelular y la fuerza de contracción (lo que se conoce como efecto inotrópico positivo). También se incrementa el potencial de membrana en reposo de la célula, con lo que aumenta la tasa de despolarización celular espontánea y la automaticidad del miocardio. Además, la inhibición de la bomba Na⁺/K⁺ATPasa afecta al movimiento intracelular del K⁺ y puede provocar hiperpotasemia.

El envenenamiento por adelfa tiene como síntomas también las náuseas, vómitos, salivación aumentada, dolor abdominal y diarrea. Se pueden producir arritmias cardiovasculares, y temblores, somnolencia, ataxia, perturbaciones visuales y debilidad. La ingestión de estas plantas puede causar irritación de las mucosas y producir eritema bucal y sensación de ardor en la boca.

Los tratamientos disponibles para el envenenamiento con adelfa se pueden dividir en 3 categorías:

1. Eliminación gastrointestinal de toxinas no absorbidas.  La descontaminación gástrica vía eméticos, lavado de estómago, instilación de carbón activado, y catárticos salinos es lo más efectivo.

El carbón activado se suele usar en casos como descontaminación gastrointestinal para unirse a las toxinas en el estómago y reducir la absorción. Se ha comparado la administración de múltiples dosis de carbón activo (MDAC por sus siglas en inglés: multiple dosis activated carbon) versus a un única dosis (SDAC, single dose) y se encontró que ni el MDAC ni el SDAC reducían la muerte tras el envenenamiento por T. peruviana, aunque sí hubo una pequeña reducción en el número de arritmias significativas.

2. Medidas de soporte diseñadas para mantener la estabilidad hemodinámica:  monitoreo y control de los niveles de electrolito.

3. Eliminación sistémica de las toxinas de adelfa absorbidas, que depende de los mecanismos de aclaramiento hepático o renal. La reabsorción intestinal de toxinas puede prolongar la vida media de los compuestos, por lo que se hacen necesarios los tratamientos de esta tercera categoría.

Los fragmentos de anticuerpo Fab específicos de digoxina suministrados intravenosamente han sido  usados con éxito para casos aislados de envenenamiento con N. oleander. Un estudio in vitro demostró que los fragmentos de anticuerpo Fab específicos de digoxina se unen a la oleandrina y , por tanto, reducen la concentración de oleandrina activa. La efectividad de este tratamiento se basa en que los glucósidos cardíacos de adelfa y digoxina exhiben una reactividad cruzada estimada en 100:1 hacia los anticuerpos específicos de digoxina.

Esta entrada participa en el XXXVIII Carnaval de la Química alojado en este blog y en la XXXI Edición del Carnaval de Biología que acoge ScyKness

Bibliografía:

Bandara V, Weinstein SA, White J, & Eddleston M (2010). A review of the natural history, toxinology, diagnosis and clinical management of Nerium oleander (common oleander) and Thevetia peruviana (yellow oleander) poisoning. Toxicon : official journal of the International Society on Toxinology, 56 (3), 273-81 PMID: 20438743

Langford SD, & Boor PJ (1996). Oleander toxicity: an examination of human and animal toxic exposures. Toxicology, 109 (1), 1-13 PMID: 8619248

Nanomundo de la nanomedicina

La plata es un agente antimicrobiano tópico usado para ayudar a la cicatrización de heridas, y que se está investigando para tratar la dermatitis atópica. Hay muchos apósitos comerciales que presumen de contener plata nanocristalina y, por ello, que tienen actividad bactericida en un amplio espectro, pero actualmente se intuye que la plata es esencial para el organismo Staphylococcus aureus, que sería el verdadero responsable de la curación de la herida. Aunque también se están empezando a usar nanopartículas de plata para tratar enfermedades del tracto gastrointestinal con inflamación.

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Las nanopartículas de plata entrarían dentro de la clasificación de partículas nanoscópicas inorgánicas, frente a otras formulaciones basadas en el carbono (fullerenos y nanotubos de carbono), y los conjugados poliméricos, dendrímeros y liposomas u otras composiciones lipídicas. Las nanopartículas inorgánicas más habituales en nanomedicina son las de oro, plata, los óxidos de hierro, las nanopartículas de sílice, y los quantum dots.

Al final estos nanotransportadores son materiales nanométricos (diámetro 1-100 nm) que pueden llevar múltiples fármacos y/o agentes de imagen; y que se investigan para aplicaciones como drug delivery, imagen, ablación fototérmica de tumores, detección de apoptosis, etc.

Las nanopartículas de oro se conjugan con proteínas y pueden ser reconocidas por los receptores celulares, siendo una forma de cuantificar la endocitosis en zonas tumorales (por el efecto EPR). Además hay algunas de estas que además de acumularse en tumores, se pueden activar por medio de un láser NIR (infrarrojo cercano) y así permiten la fotoablación del tejido tumoral sin dañar apenas el tejido sano circundante.

Las nanopartículas de óxido de hierro (SPIONs) están formados por un núcleo con partículas magnéticas (suele ser magnetita, o Fe₃O₄) recubierta con polímeros como el dextrano; y se emplean como agentes de imagen en la resonancia magnética. Al igual que el oro, también se pueden usar para ablación de tumores.

La introducción de las nanopartículas en nanomedicina plantea varios retos: se sabe que la toxicidad de los elementos o compuestos cambia con el tamaño y la forma; y más o menos se cumple que las partículas más pequeñas suelen ser más bioactivas pero también puede aumentar su toxicidad.

Las técnicas de imagen clínica han avanzado dramáticamente con la introducción de las técnicas SPECT/CT y PET. Los isótopos son importantes herramientas para diagnóstico y para monitorizar la terapia en enfermedades neurodegenerativas, inflamación y cáncer. Con el desarrollo de la nanotecnología, se ha abierto un nuevo campo que se conoce como “theranostics” o teranóstica y que consiste en fundir el método de diagnóstico con el tratamiento administrando un único medicamento. El campo “theranostic” está creciendo espectacularmente con el desarrollo de sistemas de distribución como liposomas, micelas, dendrímeros, nanotubos de carbono, que se pueden combinar con agentes de imagen (oro, plata, óxido de hierro y quantum dots).

Fuente

Los nanocristales semiconductores conocidos como quantum dots (QD) son nanopartículas fluorescentes, que ofrecen ventajas espectrofluorimétricas sobre las tradicionales moléculas orgánicas. Los QD tienen características de fluorescencia, 1020 veces más brillantes que las tintas orgánicas convencionales y además tienen una mejor fotoestabilidad. Esto les convierte en potenciales agentes de imagen en aplicaciones de diagnóstico basadas en fluorescencia. La mayoría de los tipos de QD se preparan originalmente en disolventes orgánicos; así que son insolubles en medios acuosos y por tanto en medios biológicos. Se ha conseguido funcionalizar los QD con ligandos más polares, pero que también reducen la fluorescencia y fotoestabilidad. Así que se planteó como alternativa transportar el QD en el interior de liposomas.

Los liposomas son, a día de hoy, la mejor forma establecida clínicamente de sistemas a escala nanométrica que se han usado para distribuir fármacos citotóxicos y antifúngicos, genes, vacunas, y también agentes de imagen.

Las vesículas liposoma consisten en bicapas lipídicas únicas o múltiples concéntricas (llamadas lamelas) que encapsulan un compartimiento acuoso. La biocompatibilidad, biodegradabilidad, toxicidad reducida, y la capacidad de manipular su tamaño y superficie comprenden el perfil excepcional que ofrecen los liposomas en comparación con otros sistemas de distribución. Como inconvenientes, cabe señalar el alto coste de producción, oxidación rápida de algunos fosfolípidos, y la falta de propiedades de liberación controlada de los fármacos encapsulados.

Las vesículas lipídicas bicapa se usaron primero como mímesis y modelo de membranas biológicas. La demostración de sus propiedades de encapsulación, y la notable semejanza estructural entre liposomas y membranas celulares en micrografías electrónicas, llevan a la conclusión de que los lípidos forman parte de las barreras de permeabilidad de membranas biológicas. La flexibilidad en la manipulación de tamaño y de composición de las vesículas lipídicas ha permitido su uso como modelo de membranas de plasma, y después como modelo de células vivas y para entender muchos fenómenos fisiológicos, como la difusión a través de membranas y las respuestas a varios agentes farmacológicos. Además, la posibilidad de reconstruir proteínas en la membrana lipídica que han sido estudiadas para el diseño de biosensores y así detectar y estudiar la interacción entre pequeñas moléculas y ligandos con los receptores de membrana plasmática. Los liposomas sirven como “contenedores químicos”: recipientes de reacción a nanoescala. Las dimensiones ultra-pequeñas del volumen de reacción puede conducir a la mezcla difusional rápida permitiendo el estudio de la cinética química rápida.

Fuente

Y ya existen medicamentos comerciales de formulaciones liposómicas como el Doxil ® que contiene doxorubicina que es un potente anticancerígeno. Después de localizar el lugar del tumor a través del efecto EPR, la capa de fosfolípidos exteriores liberan un agente anti-angiogénico, y la nanopartícula polimérica interior libera un agente de quimioterapia en respuesta a la hipoxia local (escasez de oxígeno).

Esta entrada participa en el XXV Carnaval de la Química alojado en el blog “ISQCH – Moléculas a reacción

Bibliografía

Duncan, R., & Gaspar, R. (2011). Nanomedicine(s) under the Microscope Molecular Pharmaceutics, 8 (6), 2101-2141 DOI: 10.1021/mp200394t

Peer D, Karp JM, Hong S, Farokhzad OC, Margalit R, & Langer R (2007). Nanocarriers as an emerging platform for cancer therapy. Nature nanotechnology, 2 (12), 751-60 PMID: 18654426

Davis, M., Chen, Z., & Shin, D. (2008). Nanoparticle therapeutics: an emerging treatment modality for cancer Nature Reviews Drug Discovery, 7 (9), 771-782 DOI: 10.1038/nrd2614

Benzodiacepinas

Uno de los ejemplos preferidos de mi profesor de Química farmacéutica (además de la Viagra, y el Taxol) eran las benzodiacepinas, ya que según él, su historia ilustraba perfectamente el proceso de descubrimiento de moléculas con actividad funcional. El grupo de Leo Sternbach se fijó en cierto compuesto de un artículo polaco, y decidió investigar moléculas derivadas para el tratamiento de trastornos psiquiátricos. Tras varios años de síntesis orgánica, todos sus esfuerzos llevaron a que ninguna síntesis tenía efecto, así que empezaron a limpiar el laboratorio (tal cual lo contaba el tío en un discurso), y encontraron un tubo en el que había unos cristales precipitados, y antes de lavarlo lo mandaron a analizar: resultó que esa molécula era activa, y se pusieron otra vez las pilas porque antes de comercializarla había que modificar para evitar efectos secundarios, y ver en qué formulación debería administrarse al paciente para que fuera efectiva. Esta molécula se comercializó con el nombre de Librium (clordiazepóxido). Unos años más tarde, sintetizarían el Valium (una versión simplificada del anterior). A mi profesor le encantaba la palabra serendipity porque según él, no se trataba meramente de suerte, sino de trabajar duro y sí un poquito de suerte (o un mucho, depende de cómo se mire...).

El nombre de benzodiazepina significa que tiene anillos de benceno, y diazepina viene de dos nitrógenos (aza-) en un anillo de siete átomos (epi-) en la nomenclatura heterocíclica.

Desde la comercialización de la primera benzodiacepina en los años 40, su uso se ha extendido debido a su eficacia, seguridad y tolerabilidad. Sin embargo, su mecanismo de acción permaneció sin conocerse hasta 1977, cuando se descubrió que interaccionaba con receptores del sistema nervioso central (SNC). En 1987, dicho receptor, denominado GABA_A-benzodiacepina, se clonó. Actualmente la sofisticación de la neuroimagen y de la biología molecular, permiten estudiar no solo cómo y dónde actúan los medicamentos ansiolíticos/hipnóticos, sino también la patofisiología de la ansiedad y de otros desórdenes que incluyen la dependencia de benzodiacepina y la adicción.

En 1974 se encontró que había una alta y específica potenciación del ácido gamma-aminobutírico (GABA) por las benzodiacepinas, y en 1977 se localizó el sitio de unión que formaba parte del complejo del receptor GABA_A-benzodiacepina. Este receptor tiene 5 subunidades proteicas.

Se conoce que el ácido gamma-aminobutírico es cuantitativamente el más importante neurotransmisor inhibidor en SNC. Las neuronas GABAnérgicas se encuentran solo en el cerebro y la médula espinal. Si en nuestro SNC predomina el GABA, presentaremos síntomas de sedación, amnesia y ataxia, mientras que la más suave atenuación de este nos produciría insomnio ansiedad y una reactividad exagerada. Esto muestra hasta qué punto es importante que en nuestro cerebro haya un equilibrio entre los distintos neurotransmisores, que deben encontrarse en su cantidad justa.

GABA

Cuando el GABA se une al receptor  GABA_A-benzodiacepina, este actúa como un agonista: induciendo cambios conformacionales que incrementan la permeabilidad de la bomba de iones. El flujo resultante hiperpolariza la neurona, reduciendo su excitabilidad y produciendo un efecto general inhibitorio de la actividad neuronal. Las benzodiacepinas (como medicamento) actúan disminuyendo la cantidad de GABA necesario para que se active el canal del receptor. La benzodiacepina cambia el receptor de manera alostérica aumentando la eficiencia del GABA, lo que las distingue de otros fármacos que actúan directamente sobre el canal de cloruros. Así, estos otros fármacos provocan más fácilmente sobredosis, ya que la benzodiacepina nunca actúa por encima de los niveles GABAnérgicos naturales del cerebro.

Las benzodiacepinas trabajan en sitios específicos de los receptores GABA, y los subtipos distintos que la conforman están relacionados con la diferente actividad de las benzodiacepinas. Los subtipos anormales se cree que puedan tener relación con desórdenes de ansiedad (que pueden venir de cierta predisposición genética de los genes que codifican las subunidades de proteínas). Si sintetizamos fármacos específicos según que subunidades presente cada individuo, podríamos curar sin provocar efectos secundarios indeseables. Para llegar a esto, se requieren más estudios de neuroimagen, además, no se ha encontrado en humanos la evidencia de que los genes estén relacionados con las distintas subunidades, y los resultados obtenidos con ratones puede que no se correlacionen en humanos. 

Este medicamento tiene que estar recetado por el médico, porque su consumo genera tolerancia por la vía de gratificación dopaminérgica que nos explicaba @scariosHR en su blog. Para más información aquí.

Esta entrada participa en la XIX edición del Carnaval de Química  organizado por @scariosHR en el blog de LEET ME Explain

Referencias

Nutt, D. y Malizia, A., New insights into the role of the GABA-benzodiacepine receptor in psychiatric disorder, British Journal of Psychiatry (2001), 179, 390-396

La fiebre del oro

(Vía)

Nos cuenta Stefan Zweig en Momentos estelares de la humanidad, que el carpintero de Johann August Sutter, propietario de lo que hoy conocemos como California, fue a contarle que al empezar la instalación de un nuevo aserradero: “Ayer, mientras estaba cavando, dio con ese extraño metal. Cree que es oro, pero no ha dicho nada porque teme que los demás se habrían reído de él. Suter se pone serio, toma las pepitas y hace una prueba: es oro. (…) pero el maestro carpintero es presa ya, la primera víctima, de la terrible fiebre que pronto sacudirá al mundo entero.” [1]

(Vía)

Se llama fiebre del oro a las migraciones de forma masiva de trabajadores hacia las áreas donde se había descubierto dicho metal. Fueron tan importantes que se las considera un rasgo de la cultura del sigo XIX. En particular, este término se aplica al fenómeno de California en 1849. Como posibles causas de la fiebre del oro, la Wikipedia señala los avances en el transporte y en los medios de comunicación, la insatisfacción social, y finalmente que el sistema monetario internacional se basaba en el oro. Pocos mineros se hicieron ricos, al revés que los proveedores y comerciantes que fueron los realmente beneficiados. [2] “Y ese tornado inaudito en pos del oro se vuelve cada vez más violento”. [3]

Pero… resulta que la llamada “fiebre del oro” tenía un fundamento científico que vamos a explicar a continuación.

Los mineros usaban mercurio para conseguir el oro en el oeste de los Estados Unidos. Los depósitos de oro eran bien de roca (vetas, vetas de oro-cuarzo) bien aluviales (gravas no consolidadas). Los vastos depósitos de gravas de los ríos ancestrales de Sierra Nevada, contenían grandes cantidades de oro derivadas del desgaste de las vetas de oro-cuarzo (parece que el oro procede de las vetas de cuarzo).

En la mitad de los años de 1850, la minería hidráulica era el método más efectivo y de menor coste en lugares que contaban con grandes extensiones de agua. Las partículas de oro se recuperaban por medio del asentamiento en los canales dentro de las esclusas o por reacción química con el mercurio líquido para formar una amalgama de oro y mercurio. [4] La amalgama es una mezcla homogénea de dos o más metales, lo que se denomina una aleación, salvo cuando uno de los metales es el mercurio que está en forma líquida. [5] El mercurio disuelve numerosos metales formando amalgamas; exceptuando al hierro por lo que se comercializa y conserva en frascos de este metal.

Para conseguir oro, cientos de libras de mercurio líquido se añadían a los rápidos y canales en las esclusas. La alta densidad del mercurio permitía que el oro, y la amalgama de mercurio-oro se hundiera mientras que la arena y la grava pasaban sobre el mercurio y a través de la esclusa.

(Vía)

He encontrado un método curioso para extraer el oro de la amalgama de mercurio-oro, usando una patata: se hace un pequeño agujero en las dos mitades de una patata, donde se coloca la amalgama. Después se unen las dos partes y se envuelven en papel de aluminio, y se hornean. En el interior de la patata estará el oro puro, y el papel de aluminio es para que los vapores de mercurio no produzcan sus efectos tóxicos. La manera de obtener oro más eficaz en la época era usar una “retorta de mercurio”: un diseño mecánico que retiene el mercurio para volver a usarlo. [6]

Se conoce que el mercurio era tóxico desde época de los romanos, cuando están documentadas las intoxicaciones de los mineros de Almadén de la Plata (España). En la exposición crónica al mercurio elemental se absorbe a través de los pulmones, oxidándose en la sangre a mercurio divalente (Hg²⁺). El mercurio en forma elemental (Hg(0)) puede atravesar la barrera hematoencefálica y la placentaria. El mercurio afecta al sistema nervioso central, riñón y mucosa de la boca.

(Vía)

En sus formas orgánicas, es capaz de penetrar en la membrana del eritrocito y de unirse a la hemoglobina. La transformación de mercurio elemental a metilmercurio es un proceso biogeoquímico complejo que requiere como mínimo dos etapas: 1) oxidación de Hg(0) a Hg(II), seguida por la transformación a metilmercurio o metilación. La metilación del mercurio está controlada por bacterias reductoras de sulfato y otros microbios que tienden a prosperar en condiciones de bajo oxígeno disuelto como cerca de la interfase agua-sedimento o en algas. Varios factores ambientales influyen sobre la velocidad de metilación del mercurio y la reacción inversa conocida como desmetilación. La concentración de metilmercurio, generalmente aumenta por un factor de diez o menos en cada escalón de la cadena alimentaria, que es lo que se conoce como biomagnificación. Sin embargo, a pesar de las concentraciones de mercurio elemental, Hg(II) y metilmercurio en el agua serán muy bajas como para representar un riesgo para la salud humana. El mayor riesgo para la salud humana es consumir pescado contaminado de las áreas mineras o de fábricas de mercurio, como ocurrió en Minamata.

(Fuente)

(Vía)

El mercurio líquido es muy poco tóxico por vía gastrointestinal al ser escasamente absorbido (de ahí que tener un termómetro de mercurio no sea un riesgo excesivo). Sin embargo, los vapores de mercurio elemental (se forman por vaporización del mercurio líquido metálico) sí penetran y afectan al sistema nervioso central, aunque se conoce poco de la disfunción cerebral. La liposolubilidad de los vapores del mercurio permite que penetre en el cerebro, mucho más rápido que en las formas iónicas del mercurio. [7]

Es probable que los mineros no conocieran todos los efectos tóxicos del mercurio, y que estuvieran expuestos a los vapores de este metal, presentando daños en el cerebro, que pudieran agravar su “fiebre del oro”.

Referencias:

[1] Stefan Zweig, Momentos estelares de la humanidad, Primera Edición en El Acantilado, 2002

[2] Wikipedia

[3] Stefan Zweig, Momentos estelares de la humanidad, Primera Edición en El Acantilado, 2002

[4] Alpers et al., Mercury Contamination from Historical Gold Mining in California, US Geological Survey, 2005

[5] Wikipedia

[6] Garnet Basque, Gold Panner’s Manual

[7] Manuel Repetto, Ana Camean, Toxicología Avanzada

Este post participa en el XVI Carnaval de Biología organizado por @moigaren en El Blog Falsable y en el XVII Carnaval de Química organizado por @nchazarra en Un geólogo en apuros