Extraccin de compuestos polifenolicos de la planta Polygonum avuculare con potencial activ idad en la biorremediacin

Sntesis de compuestos de coordinacin de Zn, Al y Cu con ligantes naturales obtenidos de Polygonum aviculare con potencial actividad en biorremediacin

Cecilia Jurez Gordiano, Antonio Quiroz Gutirrez, Gonzalo Trujillo Chvez y Francisco Daz Cedillo.

Resumen

Los productos naturales han mostrado una amplia gama de actividades farmacolgicas, y en las ltimas dcadas se ha propuesto el uso de estos compuestos en el rea industrial. Tal es el caso de las planta Polygonum aviculare, de la que se han aislado compuestos de tipo polifenlico cuya actividad biolgica es amplia. Actualmente se ha propuesto su uso como captadores de metales pesados en suelos y agua residual contaminadas por deshechos industriales y especialmente por petrleo y sus metales agregados que dificultan la bioremediacion bacteriana del petroleo.

Por lo que el estudio de los complejos de coordinacin con los extractos de las diferentes partes de la planta Polygonum aviculare nos dar informacin sobre las interacciones entre los compuestos aislados y los metales a los que se asocian, lo que nos permitir desarrollar una estrategia para el aprovechamiento de la planta en la biorremediacin por contaminacin petrolera.

Para llevar a acabo este proyecto se plantea utilizar la Polygonum aviculare (Sanguinara Mexicana). &&&&&&&&

1.-Una vez que una vez recolectada se separarn las hojas, tallos y races y se secaran. 2.-De esta manera de cada una de las partes de la planta se obtendrn extractos con disolvente de diferente polaridad (hexano, acetato de etilo y etanol). 3.-A cada uno de los extractos se le determinar la capacidad quelante frente a Cu2+, Zn2+, Al3*.

4.-Posteriormente de los extractos con mayor capacidad quelante se aislaran los ligantes y se caracterizaran por IR, RMN y EPR. 5.-Con los ligantes aislados se formaran compuestos de coordinacin con Cu2+, Zn2+, Al3*.

6.-Cada uno de estos ser caracterizado.

Finalmente con los diferentes extractos se establecer su posible aplicacin en el tratamiento de suelos contaminados por petrleo y sus metales pesados.

Introduccin

La contaminacin de suelos y agua por metales pesados es un problema mundial originada por las diferentes actividades industriales como la industria, petrolera, la minera y las industrias que utilizan pigmentos y tintas.

El tratamiento de sitios contaminados con petroleo y sus metales pesados agregados es costoso y se requiere de varios aos para reducir la contaminacin. La biorremediacin (especficamente la fitorremediacin) es una tecnologa efectiva y de bajo costo, cuyo objetivo es estabilizar, degradar, extraer, o inactivar el contaminante (Chehregani y Malayeri 2007). Mas recientemente este mismo grupo de trabajo reporto la utilizacin de esta planta en la bioremediacion de suelos altamente contaminados con petrleo en Iran (Mohsenzadeh et al., 2010).Actualmente la biorremediacin con algas, hongos o plantas se ha investigado debido a la capacidad de estos organismos de absorber metales.

La Polygonum aviculare (Sanguinaria Mexicana), es una planta conocida en Mxico desde antes de la colonia y ampliamente utilizada en la herbolaria y medicina tradicional y sus complejos con zinc aunque no identificados qumicamente- han sido utilizados en el tratamiento del cncer cutaneo ( ).

La P. aviculare es una planta capaz de acumular metales como Cu, Zn y Al e incluso Pb y Hg (Carrillo y Gonzlez-Chvez, 2006). Esta especie contiene en hojas, tallos y races molculas de tipo polifenlico como flavonoides, cidos fenlicos, estilbenos, lignanos, ligninas y taninos (Kim et al., 1994).

Los compuestos de tipo polifenlico son atrapadores de radicales libres, intercambiadores de protones, agentes reductores, y adems tienen la capacidad de formar complejos con metales pesados como el Cu, Zn y Al (Rice-Evans, et al., 1996).

Por lo que, estudiar la formacin de complejos de los extractos de diferentes partes de la planta con Al, Zn y Cu nos permitir conocer las posibles interacciones que se generan entre las molculas de tipo polifenlico con metales como Al, Zn y Cu, as como su posible aplicacin en el tratamiento de suelos contaminados por deshechos petroleros e industriales.

Antecedentes

La P. aviculare, corresponde a la familia de las poligonceas. Es una planta herbacea, de color verde plido a verde azuloso, con hojas enteras, oblongadas y pequeas, con tallo cilndrico, recto, cuya altura puede ser de ms de un metro. Es originaria de las regiones boreales y templadas, encontrndose en climas semisecos y templados entre los 30 y los 250 metros sobre el nivel del mar (Argueta, 1994). Se ha utilizado ampliamente en medicina tradicional y actualmente ha surgido el inters en la investigacin de los componentes de la planta debido a sus mltiples actividades biolgicas, como agentes antioxidante, preventivos en el desarrollo de cncer, enfermedades del corazn y antiinflamatoria y su utilizacin en la periodontitis ha sido reportada (Tunon et al, 1995; Hsu, 2006; Gonzlez-Begn et al, 2001; Quiroz ).

Se has demostrado que en hojas, tallos y races la planta presenta compuestos de tipo polifenlicos como flavonoides, cidos fenlicos, estilbenos, lignanos, taninos y avicularina (Lin et al., 2003; Kim et al., 1994).

Las mltiples actividades de los compuestos fenlicos se deben principalmente a sus propiedades redox, las que les permite actuar como agentes reductores, donadores de protones, atrapadores de radicales libres as como su potencial actividad quelante (Daayf y Lattanzio, 2008).

Debido a la actividad petrolera industrial, minera y textil existen en nuestro pas suelos y aguas residuales contaminados por metales pesados (Mndez y Armienta, 2003; Meja el al., 1999).

El tratamiento y la eliminacin de metales pesados de efluentes industriales es un problema importante. Se han propuesto tcnicas como lavado, solidificacin y estabilizacin u oxidacin/reduccin qumica de los contaminantes, tratamientos electrocinticos, excavado, etc.) aplicados in situ o ex situ. Sin embargo requieren de periodos prolongados y son muy costosos.

La fitorremediacin que se caracteriza por su bajo costo, hace uso de plantas para estabilizar, y de esta forma inactivar, sin tener que eliminar el contaminante, ya que solamente lo vuelve un complejo inactivo. Y/o bien

extraer los contaminantes del suelo, lo cual logran las plantas por su capacidad de formar complejos con los metales pesados. Esta dobkle estategia es la que se propone utilizar en este proyecto (Huang et al., 1997; Lasat, 2002).

Las metalofitas son un grupo de plantas que se caracterizan por acumular en sus tejidos metales pesados. Algunas especies de metalofitas se denominan plantas hiperacumuladoras por que pueden acumular concentraciones muy altas de metales que para otras plantas serian toxicas (Baker y Brooks, 1989).

Carrillo y Chvez-Gonzlez en 2005 reportaron que P. aviculare acumula Pb (concentraciones relativamente altas), Zn (concentraciones altas) considerada como una planta hiperacumuladora de metales, por lo que consideramos que podra tener una utilidad en el tratamiento de suelos contaminados por petroleo y deshechos industriales.

Objetivo

Estudiar la interaccin de diferentes extractos de P. aviculare con cationes metlicos de Al. Zn y Cu.

Objetivos especficos

Aislar y caracterizar los componentes mayoritarios de los extractos de hojas, tallos y races.

Formacin de compuestos de coordinacin con los ligantes aislados.

Caracterizacin de los compuestos de coordinacin sintetizados.

Determinar la capacidad quelante de los diferentes extractos de la P. aviculare frente a cationes metlicos (Al, Zn, Cu).

Producto final

Desarrollo de nuevas tecnologas para el tratamiento de suelos contaminados por metales pesados.

Subproductos

Artculos cientficos

Artculos de divulgacin

Cursos

Formacin de recursos humanos

Direccin de tesis y tesinasRecursos humanos participantes:

Francisco Daz Cedillo y Gonzalo Trujillo Chvez, Departamento de Qumica, ENCB, IPN

Cecilia Jurez Gordiano y Antonio Quiroz Gutirrez, Facultad de Qumica, UNACAR.

Alumnos participantres:

Carlos Eduardo Salvatierra Gil

Damin Gonzlez SalvadorPrograma de actividades de investigacin:

Meta 1. Enero-Marzo 2011.

Determinar la capacidad quelante de los diferentes extractos de la P. Aviculare frente a cationes metlicos.

Meta 2. Abril-Junio 2011

Aislar y caracterizar los compuestos de coordinacin de Cu, Zn. Al de los diferentes tejidos de la P. aviculare.

Meta 3. Julio-Septiembre 2011

Aislar y caracterizar los ligantes de P. aviculare.

Meta 4. Octubre-Diciembre 2011

Formar los compuestos de coordinacin con los ligantes aislados.

Presupuesto

Se anexa cotizacin

Referencias

Argueta, A. V., Cano, A. L.., Rodarte, M. E. (1994) Atlas de las plantas de la medicina tradicional Mexicana. Tomo II. Instituto Nacional Indigenista.Baker, A., Brooks, R.R. (1989) Terrestrial higher plants which hyperaccumulate

metallic elements. A review of their distribution, ecology and phytochemistry.

Biorecovery 1, 81-126.

Carrillo, G. R., Gonzlez-Chvez, M. (2006) Metal accumulation in wild plants surrounding mining wastes. Env. Poll. 144;84-92.

Chehregani, A., Malayeri, B. (2007) Removal of heavy metals by native accumulator plants. Int. J. Agric. Biol. 9;462-465.

Daayf, F., Lattanzio, V., (2008) Recent Advances in Polyphenol Research; Wiley-Blackwell: Oxford, UK,.Gonzlez-Begn, M., Yslas, N., Reyes, E., Quiroz, V., Santana, J., Jimnez, E. (2001) Clinical effect of a Mexican sanguinaria extract (Polygonum aviculare L.) on gingivitis. J. Ethnopharmacol. 74;45-51.Hsu, H. (2006) Antioxidant activity of extract from Polygonum aviculare L. Biol. Res. 39,281-288.

Huang, J.W., Chen, J., Berti, W.R., Cunningham, S.D. (1997) Phytoremediation

of lead contaminated soils: role of synthetic chelates in lead phytoextraction. Environ. Sci. Technol. 31;800-805.Kim, H., Woo, R., Hokoonpar, R. (1994) A novel lignan and flavonoid from Polygonum aviculare. Journal of Natural Products 57; 581 586.Lasat, M.L. (2002) Phytoextraction of toxic metals: a review of biological mechanisms. J. Environ. Qual. 31;109-120.Lin, L. C.,Nalawade, S., Mulabagal, V., Yeh, M., Tsa. H. (2003) Micropropagation of Polygonum and quantitative anlysis of the antraquinones. Biol. Pharm. Bull. 26;1467-1471.

Meja, J., Carrizales, L., Rodrguez, V.M., Jimnez, M.E., Daz Barriga, F.,(1999) Un mtodo para la evaluacin de riesgos para la salud en zonas mineras. Salud Publica. Mex. 41;132-140.

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Tunon, H., Olavadotter, C., Bohlin, L. (1995) Evaluation of anti-inflammatory activity of some Swedish medicinal plants. Inhibition of prostaglandin biosynthesis and PAF-induced exocytosis. J. Ethnopharmacol. 48;61-76.

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