Tanto los nanomateriales como la nanotecnología han alcanzado en pleno primer cuarto del siglo XXI y sus aplicaciones son ya universales en numerosos ámbitos científicos e industriales de lo que no escapa la industria alimentaria y por consiguiente, la nutrición. Por supuesto que al hablar de la nutrición tendríamos que hablar de su aplicación en la agricultura y en la producción animal, pero eso lo dejo para otra ocasión, acá hablaré de la nutrición humana.
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La gran familia de “lo comestible”
Desde el siglo pasado se supo que conservar la salud significa una buena dieta rica en las necesidades nutricionales a lo largo de la vida y para distintos fines. En tal sentido la composición nutricional funcional de los distintos alimentos debe proporcionarnos un balance de ingesta de muchas sustancias necesarias a la vida y su consumo obedece a un claro entendimiento de sus necesidades para funcionamiento óptimo.
Los componentes nutricionales podemos dividirlos en grandes familias.
En primer lugar, nos topamos con el agua. El agua no es solo un acompañante en la mesa; es el eje central de la homeostasis biológica. Sin ella, ninguno de los nutrientes que mencionaremos (proteínas, vitaminas o minerales) podría cumplir su función, ya que el agua actúa como el solvente universal de la vida. El proceso de transformación de los alimentos depende totalmente de los fluidos.
Luego tenemos los macronutrientes que son tres subgrupos: Carbohidratos, grasas y proteínas. Los carbohidratos constituyen la principal fuente de combustible para el cerebro y los músculos. Las Proteínas resultan fundamentales para la formación de estructuras (músculos, piel, órganos). Las gqrasas deben su mayor importancia a que son necesarias para la absorción de vitaminas y la salud celular a través de apoyar con su presencia y funcionamiento, a gran número de funciones fisiológicas.
La familia de las vitaminas y los minerales también tiene que ver con múltiples funciones de órganos, tejidos y células en todo el organismo y cuyas deficiencias comprometen la salud del cuerpo.
La familia de los antioxidantes no necesariamente es una familia de nutrientes, pero la consideran algunos. En realidad no son un nutriente único, sino una propiedad de diversas vitaminas, minerales y fitonutrientes.
Otra familia en duda por Nutricionistas y nutriólogos son los Ácidos Grasos Esenciales (Omega-3 y Omega-6) y algunos consideran que merecen su propia categoría por su impacto en la neurobiología y la respuesta inflamatoria. El cuerpo no los produce, por lo que deben venir de la dieta.
También usted oirá como familia de los Probióticos y Prebióticos (Salud de la Microbiota). Hoy sabemos que el intestino es nuestro segundo cerebro. La salud depende en gran medida del equilibrio de su flora bacteriana. Los Probióticos son microorganismos vivos (bacterias benéficas) que se encuentran en alimentos fermentados como el yogur natural, el kéfir, el chucrut o el kimchi. Refuerzan el sistema inmune. Los Prebióticos: Es la «comida» de esas bacterias. Básicamente son fibras no digeribles presentes en el ajo, la cebolla, el plátano y los espárragos.
Y finalmente tenemos los Fitonutrientes (Compuestos Bioactivos). Son sustancias químicas que dan color y sabor a las plantas. No son esenciales para la vida inmediata como las proteínas, pero son fundamentales para la prevención de enfermedades crónicas a largo plazo.
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En que ha ayudado la nanotecnología a mejorar nuestro conocimiento de esas familias
Las familias de nutrientes que hemos indicado en la sección anterior, en la actualidad se entiende mejor su razón de ser y funcionar gracias a que la nanotecnología ha irrumpido en cada una de ellas no solo para observar estas familias a una escala atómica sino para entender mejor lo que hacen en nuestro cuerpo. Como señalan algunos estudiosos de este campo: la nanotecnología ha funcionado como un microscopio de ultra-resolución, que ha reescrito lo que sabíamos sobre la biología de esas familias de nutrientes. Ha transformado el conocimiento teórico en certezas moleculares –afirman los especialistas.
Agua
Antes veíamos el agua como una masa uniforme. Gracias a la nanotecnología y la espectroscopía de alta resolución, hoy entendemos la dinámica de los nanoclústeres de agua. Sabemos que el agua en nuestras células no se comporta como el agua en un vaso; se organiza en capas nanométricas alrededor de las proteínas. Se forman generalmente dos capas. La primera está fuertemente ligada a la superficie de la proteína mediante puentes de hidrógeno. Esta capa es más densa que el agua común y sus moléculas se mueven mucho más lento. Sin esta capa nanométrica, las proteínas se «desnaturalizarían» (perderían su forma) y no podrían cumplir funciones enzimáticas o estructurales. El agua actúa como un lubricante y un transmisor de señales químicas.
Carbohidratos: El agua se organiza en redes complejas alrededor de estas moléculas. Es por esto que el glucógeno en nuestros músculos retiene una cantidad significativa de agua (aproximadamente 3 a 4 gramos de agua por cada gramo de glucógeno). A nivel nanométrico, el agua forma una especie de malla que estabiliza las cadenas de azúcares, lo cual es vital para la estabilidad de las membranas celulares y el almacenamiento de energía.
Grasas (Lípidos): Aquí ocurre lo contrario. Como las grasas repelen el agua, las moléculas de agua se ven obligadas a organizarse en estructuras muy ordenadas, similares a jaulas llamadas clatratos, para evitar el contacto con las colas lipídicas. Este ordenamiento nanométrico del agua es lo que empuja a las grasas a unirse entre sí para formar las membranas celulares. Es decir, la célula existe gracias a cómo el agua se organiza alrededor de la grasa.
Este conocimiento ha permitido entender cómo el agua transmite señales eléctricas y mecánicas casi instantáneamente, actuando como un sistema de comunicación cuántica dentro del cuerpo.
Las proteínas
Antes sabíamos que las proteínas formaban estructuras. Ahora conocemos la arquitectura exacta de los receptores en la membrana celular. Esto nos ha enseñado que el cuerpo no solo come proteínas, sino que lee su forma. Hemos descubierto que pequeñas cadenas de aminoácidos (nanopéptidos) actúan como interruptores que pueden encender o apagar genes específicos (epigenética).
Los carbohidratos
Tradicionalmente, los carbohidratos se entendían como “gasolina» para las células. La nanociencia ha permitido estudiar la Glicobiología, que es el estudio de los azúcares en la superficie celular. Gracias a la microscopía de fuerza atómica (nanotecnología), hemos descubierto que los carbohidratos forman el Glicocálix, una selva de cadenas de azúcar que recubre cada una de nuestras células. También se entiende actualmente que no son solo energía; son código de barras también. Estas nano-cadenas de carbohidratos son las que permiten que el sistema inmune reconozca a una célula como propia o enemiga. La nanotecnología ha demostrado que enfermedades como el cáncer alteran la geometría de estos azúcares para engañar al cuerpo. Ya no vemos al carbohidrato solo como una caloría, sino como un lenguaje de identidad celular.
Las grasas
Antes se pensaba que las grasas eran simplemente una reserva de energía o un aislante térmico. La nanotecnología ha permitido observar las «Balsas Lipídicas» (Lipid Rafts). A escala nanométrica, se descubrió que las membranas de nuestras células no son una capa uniforme de grasa, sino que tienen «balsas» rígidas de colesterol y esfingolípidos que flotan en un mar más líquido. Estas balsas actúan como estaciones de radio. Son los puntos exactos donde se agrupan las proteínas para recibir señales externas (como la insulina o neurotransmisores). Sin la organización nanométrica de estas grasas, las señales del cerebro no llegarían a la célula. Ahora sabemos que la calidad de la grasa que comemos determina la fluidez de estas estaciones de radio: una dieta con grasas trans las vuelve rígidas y «sordas», mientras que el Omega-3 las vuelve eficientes.
Sobre minerales y vitaminas
Podríamos escribir un libro. Solo doy un ejemplo de cada uno de ellos.
Para que la Vitamina B12 (familia de micronutrientes) se absorba, necesita unirse a algo llamado factor intrínseco. Antes se sabía que se absorbía en el íleon, pero no sabíamos por qué fallaba tanto en personas mayores esa absorción hasta ser un verdadero problema en el anciano. Con la Nanotecnología se descubrió el mecanismo de endocitosis mediada por receptores a nivel de nanómetros. Se observó que el receptor tiene una forma de pinza que solo reconoce a la vitamina si está en una conformación espacial exacta. Este conocimiento permitió crear suplementos que imitan esa forma para que el cuerpo los reconozca incluso si el sistema digestivo está debilitado como en el anciano.
El hierro es quizá el mineral donde la nanociencia ha dado su lección más impresionante. El hierro libre es tóxico (produce radicales libres), por lo que el cuerpo lo maneja con una precisión atómica. El nuevo conocimiento, gracias a la nanotecnología, ha permitido estudiar la Ferritina, que es una nanocápsula natural de nuestro cuerpo. Es una proteína hueca que mide apenas 12 nanómetros. La nanotecnología nos reveló cómo esta cápsula atrapa hasta 4,500 átomos de hierro en su interior, cristalizándolos en un núcleo mineral para que no dañen la célula. Hemos aprendido que el hierro entra y sale de esta cápsula a través de nanoporos que actúan como aduanas químicas. Este conocimiento permitió crear el «Hierro Hemínico Sintético» a escala nano, que imita esta cápsula natural. Esto explica por qué ahora podemos tratar anemias con dosis mucho más bajas y sin el sabor metálico o el malestar gástrico del hierro tradicional: estamos imitando la ingeniería interna del cuerpo.
Antioxidantes
Antiguamente se pensaba que “más antioxidantes mejor”. La nanotecnología permitió medir el estrés oxidativo a escala de orgánulos (dentro de la mitocondria). Hemos descubierto que los antioxidantes pueden volverse pro-oxidantes si la dosis es errónea. Gracias a sensores nanométricos, hoy sabemos que la verdadera función de los fitonutrientes no es solo «limpiar» radicales libres, sino activar las propias defensas antioxidantes de la célula, un conocimiento que antes era invisible.
Probióticos
Arriba mencionamos que el intestino es el segundo cerebro. La nanotecnología ha permitido mapear el biofilm bacteriano. Ahora entendemos que las bacterias no andan sueltas en el intestino, sino que forman complejas ciudades nanométricas llamadas biofilms. Hemos descubierto las vesículas extracelulares: pequeñas «nanobombas» que las bacterias envían a través de la sangre para comunicarse con nuestro cerebro. Esto explica científicamente cómo un probiótico en el colon puede afectar el estado de ánimo en la cabeza.
En resumen: A nivel molecular, la nutrición ha dejado de ser un simple conteo de calorías para entenderse como un sistema de información y señales de alta precisión.
Gracias a la nanotecnología, hoy sabemos que los nutrientes no solo alimentan, sino que actúan como reguladores o sintonizadores que ajustan la intensidad y el ritmo de los procesos internos, sin necesariamente alterar el diseño original, sino optimizando cómo el cuerpo responde a su entorno.
Así el agua actúa como un conductor de señales cuánticas, los carbohidratos funcionan como códigos de identidad celular, y las grasas como estaciones de radio que permiten la comunicación entre el cerebro y el resto del cuerpo.
En este nuevo paradigma, los minerales como el hierro son gestionados por el organismo en cajas fuertes nanométricas para evitar la toxicidad, mientras que los antioxidantes y fitonutrientes no solo limpian el daño, sino que activan las defensas genéticas de la célula. En resumen, la alimentación es el mediador fundamental que mantiene la homeostasis, donde cada molécula cumple una función geométrica y mecánica específica para garantizar la supervivencia del sistema.
