“Nanocompuestos de hidróxido de magnesio conjugados con timol, carvacrol y extractos de Plectranthus amboinicus: síntesis, caracterización, actividad antioxidante y antimicrobiana contra patógenos transmitidos por alimentos”

Abstract

En los últimos años la industria alimentaria y farmacéutica ha incrementado su interés por el uso de los compuestos bioactivos naturales o los metabolitos secundarios de las plantas. El empleo de dichas sustancias genera una gran demanda por el desarrollo de nuevas técnicas de extracción y análisis, sin embargo, la extracción de compuestos bioactivos de materia vegetal siempre ha sido un gran desafío para los investigadores debido a que son considerados compuestos fotosensibles e inestables. Un ejemplo es el orégano mexicano también conocido como Plectranthus amboinicus, que pertenece a la familia Lamiaceae, considerada una planta aromática de uso medicinal que posee varios compuestos bioactivos como esteroles, terpenos, terpenoides, alcaloides, polifenoles, flavonoides, glucósidos, lactonas y catecol. Los compuestos químicos con mayor abundancia en el extracto de Plectranthus amboinicus son: el carvacrol, también conocido como 5-isopropil-2-metilfenol (28.65%), y el timol, o 2-isopropil-5-metilfenol (21.66%), los cuales son de naturaleza monoterpénica. También se encuentran presentes en los aceites esenciales extraídos de plantas pertenecientes a la familia Lamiaceae de los géneros Origanum, Thymus, Coridothymus, Thymbra, Satureja y Lippia; el timol es soluble en algunos compuestos orgánicos y alcoholes, aunque su solubilidad en agua a pH neutro es baja. Ambas sustancias tienen el mecanismo de inhibir y reducir la proliferación de bacterias Gram positivas y Gram negativas, debido a que tienen la capacidad de dañar la membrana externa. Por su parte, los hidróxidos simples laminares (HLS) son estructuras sintéticas similares a la brucita Mg(OH)2 que comprenden capas hidroxiladas con cargas electrostáticas positivas estabilizadas por aniones entre capas, cuya unidad básica son cationes Mg+2 que se organizan con seis aniones OH- unidos por fuerzas de Van der Waals. Además, estos materiales son prometedores debido a algunas de sus propiedades interesantes como: estabilidad química y térmica, capacidad de intercalar diferentes tipos de aniones (inorgánicos, orgánicos, biomoléculas), entrega sostenida de aniones intercalados y alta biocompatibilidad. El objetivo de este estudio fue sintetizar hidróxidos laminares de magnesio híbridos con timol, carvacrol y extractos de P. amboinicus. Se caracterizaron los materiales mediante DRX, SEM, FT-IR y DLS para dilucidar la composición y estructura de los nanohidróxidos, y, se evaluó su actividad antimicrobiana y antioxidante. En la evaluación estadística para cada una de los ensayos realizados, se utilizó una prueba de ANOVA seguido de la prueba de Tukey, los valores con p < 0.05 se consideraron estadísticamente significativos. Para la caracterización de los nanohibrídos mediante la técnica de Dispersión dinámica de la luz, el mayor tamaño de partícula la obtuvo la HLS-Mg + T, mientras que para los valores del potencial zeta no se presentaron diferencias estadísticas entre la HSL-Mg + C y la HLS-Mg + ES. Por su parte, en la prueba de difusión en pozo, la zona de inhibición promedio dada por la HLS-Mg + T y el timol, contra Escherichia coli ATCC 8739, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Listeria XVII monocytogenes y Salmonella Enteritidis fue significativamente superior que la zona de inhibición promedio del control (p < 0.05), por lo que las bacterias demostraron ser sensibles a la HLS-Mg + T y al timol. A diferencia de la técnica de microdilución en placa, se observó que en un intervalo de concentración de 50 a 100 mg/mL, la HSL-Mg + T, el timol, la HLS-Mg + C y el carvacrol, obtuvieron porcentajes de inhibición microbiana superiores al control positivo. En cuanto a la CMI, las cuatro bacterias evaluadas mostraron ser sensibles a la HLS-Mg + ES. Mientras que, para la CMB, la HLSMg, HLS-Mg + ES y la HLS-Mg + EU fueron los nanohíbridos que demostraron tener mayor inhibición microbiana. De esta forma, se logró potenciar la capacidad inhibitoria de los nanohidróxidos híbridos frente a los extractos de P. amboinicus, los estándares de timol y carvacrol y al nanohidróxido de magnesio de forma individual. Con respecto a los ensayos ABTS y FRAP, se demostró que el efecto inhibitorio de los antioxidantes puede estar estrechamente relacionado al efecto sinérgico que exhiben los materiales híbridos. A su vez, la evaluación de la actividad antioxidante con respecto del tiempo de los materiales híbridos demostró ser superior que los extractos en el periodo evaluado. Finalmente, la evaluación de la inocuidad de los materiales híbridos y extractos se realizó mediante ensayos con Artemia salina con intervalo de concentraciones de 25 - 300 mg/mL para cada material, el tiempo evaluado fue de 24 h, demostrando que ninguna de las CL50 se clasificó como tóxicas de acuerdo a los criterios de Clarkson. A partir de los resultados obtenidos, se puede concluir que se potenció la capacidad antioxidante y actividad antimicrobiana de los materiales híbridos en comparación con los estándares de timol y carvacrol y extractos de Plectranthus amboinicus obtenidos con hexano.