Diseño de nuevos protocolos experimentales para la enseñanza práctica de la asignatura de Farmacognosia de la carrera de Química Farmacéutica Biológica, Facultad de Química, UNAM.

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Título :	Diseño de nuevos protocolos experimentales para la enseñanza práctica de la asignatura de Farmacognosia de la carrera de Química Farmacéutica Biológica, Facultad de Química, UNAM.
Autor :	Figueroa Saldivar, Mario Alberto
Fecha de publicación :	2016
Resumen :	El presente proyecto de investigación tiene como objetivo académico la actualización del curso práctico de la asignatura de Farmacognosia que se imparte como materia optativa en el octavo y noveno semestre de la carrera de Química Farmacéutica Biológica (QFB), en la Facultad de Química, UNAM. La actualización de este material didáctico se encuentra en armonía con las necesidades contemporáneas del sector privado nacional e internacional, además de que contribuirá al desarrollo de profesionales capacitados en la química de los productos naturales aislados a partir de microorganismos, como fuentes potenciales para el descubrimiento de nuevas entidades químicas, que a su vez, sirvan como prototipos estructurales para el desarrollo de nuevos fármacos. Así, el programa vigente del curso teórico-práctico de la asignatura tiene por objetivo proporcionar a los estudiantes de la carrera de QFB la información más relevante acerca del "Estado del Arte" de los productos naturales medicinales de importancia terapéutica utilizados en las prácticas médicas convencionales y tradicionales. Este curso consta de cuatro unidades, dos de las cuales son de naturaleza teórico-prácticas. La primera de éstas proporciona una introducción a los procedimientos generales para la obtención de los principios activos de interés terapéutico y el control de calidad de las drogas vegetales, mientras que la segunda versa sobre ejemplos selectos de metabolitos secundarios de importancia medicinal. Para el cumplimiento global de los objetivos planteados en ambas unidades, se diseño y editó un manual de prácticas que incluye una serie de protocolos experimentales en los que se ilustra la obtención e identificación de principios activos a partir de diversas drogas crudas de importancia medicinal, como el epazote de zorrillo (Dysphania graveolens), la pimienta negra (Piper nigrum), el chuchupate (Ligusticum porteri), el té (Camelia sinensis), el toloache (Datura stramonium), el naranjo dulce (Citrus sinensis), entre otras. Adicionalmente en estos protocolos se presentan también algunas pruebas para el control de calidad de drogas crudas y sus preparados como el caso del cuachalalate (Amphyterygium adstringes) y la guayaba (Psidium guajava). Todos estos protocolos experimentales cubren los aspectos relacionados con el estudio químico de metabolitos secundarios a partir de fuentes vegetales, sin embargo, ninguno de estos contempla la búsqueda de productos naturales a partir de microorganismos (hongos y/o bacterias), siendo este tópico un área fundamental en la industria farmacéutica, en particular, para el desarrollo de procesos biotecnológicos enfocados a la obtención sustentable de moléculas novedosas bioactivas y/o fármacos actuales de gran importancia terapéutica. Cabe destacar que los microorganismos siguen siendo una fuente invaluable para la obtención de fármacos para el tratamiento de múltiples enfermedades, como son infecciones microbianas y virales, cáncer, colesterol elevado, esclerosis múltiple, por mencionar algunas. Con base en estas consideraciones, es necesario introducir nuevos protocolos experimentales que contemplen la importancia de estos organismos para la producción de metabolitos secundarios bioactivos novedosos. La generación de estos nuevos protocolos experimentales pretende motivar al estudiante de licenciatura hacia un aprendizaje global y contemporáneo sobre la importancia de los metabolitos secundarios de origen microbiano, además que esta propuesta mejorará y complementará la enseñanza práctica de la asignatura de Farmacognosia.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/4631
metadata.dc.contributor.responsible:	Figueroa Saldivar, Mario Alberto
metadata.dcterms.callforproject:	2016
metadata.dc.coverage.temporal:	2016-2017
metadata.dcterms.educationLevel:	nivel superior
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	El objetivo general del presente proyecto consiste en el diseño de nuevos protocolos experimentales para la obtención e identificación de productos naturales de origen microbio (hongos) de importancia terapéutica. Así, con el desarrollo de estas prácticas para la asignatura Farmacognosia, los alumnos adquirirán los conocimientos necesarios y desarrollarán sus habilidades para la obtención de compuestos bioactivos como la lovastatina y la griseofulvina, a partir de organismos fúngicos selectos, y de utilidad para su futuro desarrollo profesional. Para el cumplimiento del objetivo general se plantearon los siguientes objetivos específicos: 1. Diseñar y estandarizar los procedimientos experimentales para realizar el aislamiento e identificación de la lovastatina a partir del organismo fúngico Aspergillus terreus. El protocolo experimental contempla la fermentación en medio sólido de la especie fúngica y la preparación de su correspondiente extracto orgánico a partir del fermentado. Posteriormente, se establecerá la identidad química de este importante agente hipocolesterolemiante presente en el extracto. 2. Diseñar y estandarizar los procedimientos experimentales para realizar el aislamiento e identificación de la griseofulvina a partir del organismo fúngico Penicillium griseofulvum. El protocolo experimental contempla la fermentación en medio sólido de la especie fúngica y la preparación de su correspondiente extracto orgánico a partir del fermentado. Posteriormente, se establecerá la identidad química de este importante antifúngico presente en el extracto. 3. Actualizar el Manual de Laboratorio de Farmacognosia con la implementación de éstas dos prácticas, mismas que facilitarán el proceso de enseñanza-aprendizaje de los alumnos de la carrera de QFB de la Facultad de Química, UNAM, en particular en el desarrollo de las habilidades experimentales en el área de los productos naturales de origen microbiano. Los documentos generados serán incluidos en una segunda versión del Manual de Prácticas del laboratorio de Farmacognosia.
metadata.dc.description.hypothesis:	El diseño y desarrollo de una serie de protocolos experimentales novedosos que complementen el programa teórico-práctico de la asignatura Farmacognosia de la carrera de QFB de la Facultad de Química, UNAM, permite a los estudiantes un mejor desempeño en el sector privado y de investigación enfocados a la obtención y producción de metabolitos de origen microbiano de importancia en las prácticas médicas contemporáneas.
metadata.dc.description.strategies:	El procedimiento experimental que se describe a continuación se realizó con base en los resultados obtenidos de algunos experimentos preliminares, estudios bibliográficos detallados y en la experiencia académica del responsable de la propuesta a través de su línea de investigación. Procedimiento experimental para el aislamiento e identificación de la lovastatina a partir de Aspergillus terreus Preparación del cultivo en sustrato sólido A partir de la cepa microbiana de A. terreus adquirida comercialmente (ATCC 20542 o ATCC 74135), se realizará en primer lugar, la propagación del hongo en cajas de Petri con medio sólido de agar papa dextrosa (PDA) por 72 horas a 30°C. Una vez observado el crecimiento y la pureza del cultivo, se realizará un fermentado líquido en medio YESD que contiene extracto de levadura (1%), peptona de soya (2%) y dextrosa (2%), el cual se mantendrá en agitación constante (100 rpm) durante 5 días y a temperatura ambiente, con la finalidad de incrementar la biomasa. Posteriormente, se realizará la preparación de un cultivo en medio sólido compuesto por cáscara de arroz o arroz integral a partir del fermentado líquido. Para ello, el organismo de prueba se inoculará en 20 g de sustrato sólido enriquecido con 10 mL de un medio mineral compuesto por KH2PO4 (2.1 g/L), MgSO4 (0.3 g/L), CaCl2 (0.3 g/L), FeSO4 (0.11 g/L), y ZnSO4 (0.3 g/L). El proceso de fermentación se realizará durante 21 días a temperatura ambiente y con fotoperiodos de luz-oscuridad 12/12 horas. Obtención del extracto orgánico La obtención del extracto orgánico a partir del cultivo en medio sólido se realizará mediante un proceso de maceración con 100 mL de metanol a temperatura ambiente con agitación constante (100 rpm) durante 120 min. Posteriormente, el extracto de metanol se filtrará a vacío en un embudo Büchner y se concentrará a presión reducida hasta sequedad. Análisis cromatográficos del extracto orgánico El extracto orgánico seco obtenido se analizará mediante cromatografía de líquidos de alta eficiencia (HPLC) y en capa fina (TLC). Para los análisis por HPLC se utilizará una columna ODS (250 x 4.6 mm i.d., 5 um) y un sistema isocrático formado por una mezcla binaria de acetonitrilo-agua (0.1% FA), y una longitud de onda de detección de 237 nm. Por otra parte, el análisis comparativo por TLC se realizará utilizando mezclas entre hexano-acetato de etilo o éter etílico-acetato de etilo (en diferentes proporciones) como sistemas de elución y una referencia comercial de lovastatina. Bibliografía: Mohammad Faselehi, et al. J Biomed Biotech, 1-11 (2012); Mario Figueroa, et al. J Nat Prod, 77, 1351-8 (2014); Tamam El-Elimat, Mario Figueroa, et al. Eur J Org Chem, 1, 109-121 (2015) Procedimiento experimental para el aislamiento de la griseofulvina a partir de Penicillium griseofulvum Preparación del cultivo en sustrato sólido A partir de la cepa microbiana de P. griseofulvum adquirida comercialmente (ATCC 1998), se realizará en primer lugar, la propagación del hongo en cajas de Petri con medio sólido PDA por 72 horas a 30°C. Una vez observado el crecimiento y la pureza del cultivo, se realizará un fermentado líquido en medio YESD el cual se mantendra en agitación constante (100 rpm) durante 5 días y a temperatura ambiente. Posteriormente, se realizará la preparación de un cultivo en medio sólido compuesto por paja de arroz o arroz integral a partir del fermentado líquido. Para ello, el organismo de prueba se inoculará en 20 g de sustrato sólido y enriquecido con 10 mL de medio líquido compuesto por K2HPO4 (1 g/L), sacarosa (30 g/L), extracto de levadura (5 g/L), NaNO3 (3 g/L), KCl (0.5 g/L), MgSO4 (0.5 g/L), y FeSO4 (0.01 g/L). El proceso de fermentación se realizará durante 21 días a temperatura ambiente y con fotoperiodos de luz-oscuridad 12/12 horas. Obtención del extracto orgánico La obtención del extracto orgánico a partir del cultivo en medio sólido se realizará mediante un proceso de maceración con 100 mL de metanol a
metadata.dc.description.goals:	Metas propuestas Primer semestre En este primer período se pretende alcanzar todas las metas que deriven del cumplimiento del objetivo 1. Con el cumplimiento de este, se elaborará el protocolo experimental correspondiente a la obtención e identificación de la lovastatina a partir del microorganismo Aspergillus terreus. Es importante mencionar que este protocolo permitirá que los estudiantes de la asignatura reciban un entrenamiento único en los procedimientos generales utilizados para obtención de compuestos bioactivos a partir de organismos fúngicos selectos. Cabe destacar que es de gran importancia para el alcance de esta meta, la selección adecuada de la fuente natural para la obtención del principio activo. Finalmente, la importancia de innovar y actualizar los protocolos experimentales, considerando el incremento reciente de la matrícula en esta y otras asignaturas de la carrera de QFB despertará aún más el interés de los estudiantes por la Farmacia. Segundo semestre En este segundo período se pretende alcanzar todas las metas que deriven del cumplimiento de los objetivos 2 y 3. El cumplimiento del objetivo 2 permitirá la elaboración del protocolo experimental correspondiente a la obtención e identificación de la griseofulvina a partir del organismo fúngico Penicillium griseofulvum. Es importante mencionar que este protocolo permitirá que los estudiantes de la asignatura reciban un entrenamiento único en los procedimientos generales utilizados para obtención de antimicóticos de interés en la terapéutica a partir de organismos fúngicos. La importancia del alcance de todas las metas radica en que la actualización del Manual de Laboratorio de Farmacognosia permitirá la mejora continua del proceso de enseñanza-aprendizaje de los alumnos de la licenciatura de la carrera de QFB de la Facultad de Química, UNAM, además de que los documentos generados se integrarán en la segunda versión del Manual de Prácticas de Farmacognosia.
metadata.dc.description.selfAssessment:	Con el financiamiento otorgado se realizó la implementación y estandarización de los procedimientos experimentales para la identificación de compuestos de importancia terapéutica a partir de organismos fúngicos. Los resultados permitieron la integración de los protocolos novedosos correspondientes que a su vez serán incorporados en la segunda versión del Manual de Prácticas del Laboratorio de Farmacognosia, cumpliéndose así, con la meta principal del proyecto. Los recursos otorgados en este proyecto fueron utilizados para la adquisición de las cepas ATCC de ambos organismos fúngicos empleados en los protocolos experimentales, además de los medios de cultivo, cajas de Petri y tubos Falcón estériles, en los que se realizó la propagación y fermentación de los organismos de prueba. Cabe destacar que inóculos de ambas cepas fueron donados al cepario de la Facultad de Química de la UNAM, quienes los mantendrán viables, además de formar parte de nuestra colección particular, para la realización de las prácticas del curso de Farmacognosia en semestres posteriores. También se realizó la compra de disolventes grado analítico y HPLC, columnas cromatográficas y las sustancias de referencia necesarias para la identificación de los compuestos de interés en los análisis por HPLC y TLC, así como para completar el desarrollo de otros experimentos adicionales. Evidentemente el trabajo experimental realizado con el presupuesto otorgado fue una tarea coordinada por el responsable del proyecto y los profesores del grupo de Farmacognosia. Cabe destacar que estos protocolos facilitarán el proceso de enseñanza-aprendizaje de los alumnos de la carrera de QFB de la Facultad de Química, UNAM, en particular, en el desarrollo de las habilidades experimentales y la aplicación de herramientas contemporáneas en el área de la química de los productos naturales de origen microbiano.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	Durante el período de ejercicio del proyecto PAPIME PE 204616 se cumplieron con las siguientes metas: 1. Diseño y estandarización de los procedimientos experimentales para realizar la identificación de la lovastatina a partir del cultivo en medio sólido del organismo fúngico Aspergillus terreus Thom (ATCC 20542). Junto con este informe final se presenta el protocolo experimental correspondiente que contempla las siguientes actividades: - Fermentación en medio sólido de la especie fúngica utilizando las técnicas microbiológicas apropiadas. - Preparación del extracto orgánico a partir del cultivo sólido aplicando las técnicas de maceración y de partición. - Establecimiento de la identidad química del constituyente de importancia terapéutica presente en el extracto orgánico, mediante la comparación de sus propiedades cromatográficas con aquellas de una muestra auténtica. 2. Diseño y estandarización de los procedimientos experimentales para realizar la identificación de la griseofulvina a partir del cultivo en medio sólido del organismo fúngico Penicillium griseofulvum Dierckk (ATCC 11885). Junto con este informe final se presenta también el protocolo experimental correspondiente, que contempla las siguientes actividades: - Fermentación en medio sólido de la especie fúngica utilizando las técnicas microbiológicas apropiadas. - Preparación del extracto orgánico a partir del cultivo sólido aplicando las técnicas de maceración y de partición. - Establecimiento de la identidad química del constituyente de importancia terapéutica presente en el extracto orgánico, mediante la comparación de sus propiedades cromatográficas con aquellas de una muestra auténtica. Ambos protocolos experimentales ya fueron implementados durante los semestres 2016-2 (Identificación de la lovastatina) y 2017-1 (Identificación de la griseofulvina), y también se desarrollarán durante el semestre en curso (ambas prácticas simultáneamente). Además, se realizará la actualización del Manual de Prácticas del Laboratorio de Farmacognosia en la segunda versión del mismo.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Química
metadata.dc.subject.DGAPA:	Química
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	2. Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud

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