Seleno-nanopartculas-con-yoduro-de-potasio-para-la-suplementacion-a-rumiantes-desarrollo-y-estudios-de-citotoxicidad-in-vitro

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN 
 
 
SELENO-NANOPARTÍCULAS CON YODURO DE POTASIO PARA LA SUPLEMENTACIÓN 
A RUMIANTES: DESARROLLO Y ESTUDIOS DE CITOTOXICIDAD IN VITRO. 
T E S I S 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
LICENCIADA EN FARMACIA. 
 
P R E S E N T A: 
LAURA ANDREA VERGARA VERGARA 
 
ASESOR: DRA. PATRICIA RAMÍREZ NOGUERA 
COASESOR: DR. GUSTAVO RODOLFO RIVERA RODRÍGUEZ 
 
CUAUTITLÁN IZCALLI, ESTADO DE MÉXICO 2013 
 
 
 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL 
 
Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal 
del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). 
El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea 
objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para 
fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo 
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
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FACULTAD ·DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTlTLÁN 
UNIDAD DE ADMINISTRACIÓN ESCOLAR 
DEPARTAMENTO DE EXÁMENES PROFESIONALES 
Vm VER'.DAD NAgOllA!. 
AVl>X"MA DE 
M.E~~O 
ASUNTO: VOTO APROBATORIO 
.,,,\ 
DRA. SUEMI RODRÍGUEZ ROMO 
DIRECTORA DE LA FES CUAUTITLAN 
PRESENTE 
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\-:<~:V:" , •. 
ATN: L .A. ARACELI HERRERÁ'í'íERNÁNDEZ 
Jefa del DcpaHa-mento 'üc Exámenes 
'P ro fes ion a'llts",o e~ l~ : FES 'Cu a u ti t lá n. 
Con base en el Reglamento General de Exámenes, y la Dirección de la Facultad, nos permitimos a 
comunicar a usted que revisamos el : Trabajo de Tesis 
Seleno-nanoparticulas con yoduro de potasio para la suplementación a rumiantes: Desarrollo y estudios de 
citotoxicidad in vitro 
Que presenta la pasante: Laura Andrea Vergara Vergara 
Con número de cuenta: 306755477 para obtener el Título de: Licenciada en Farmacia 
Considerando que dicho trabajo reúne los requisitos necesarios para ser discutido en el EXAMEN PROFESIONAL 
correspondiente, otorgamos nuestro VOTO APROBATORIO. 
ATENTAMENTE 
"POR MI RAZA HABLARA EL EspíRITU" 
Cuautitl¿n Izcalli, Méx. a 09 de agosto de 2013. 
PROFESORES QUE INTEGRAN EL JURADO 
NOMBRE 
PRESIDENTE DAR. Díaz Esquivel Juan José 
VOCAL DEES. Cruz Rodríguez Rodolfo 
SECRETARIO Dra. Ramírez Noguera Patricia 
ler. SUPLENTE Dra. L6pez Arellano Raquel 
2do. SUPLENTE Dr. Escobar Chávez José Juan 
NQT A: los sinodales suplentes están obligados a presentarse el día y hora del Examen Profesional (arto 127). 
HHA/iac 
 
Agradecimientos. 
A la Universidad Nacional Autónoma de México, que constituye a una diversidad de 
excelentes profesores comprometidos con la formación profesional. En especial, agradezco 
a mis asesores, el Dr. Gustavo Rodolfo Rivera Rodríguez y la Dra. Patricia Ramírez Noguera, 
por su tiempo, sus atenciones, su compromiso, sus enseñanzas, su paciencia y la 
orientación que me dieron a lo largo de mi tesis. 
Al grupo de profesores que integran el Laboratorio de Desarrollo Farmacéutico 
(LEDEFAR), a la Dra. Raquel López Arellano y al DAR. Juan José Díaz Esquivel, por permitir 
mi desarrollo y desenvolvimiento dentro del laboratorio y por haberme brindado todos sus 
conocimientos y experiencias durante mi carrera. 
Agradezco especialmente al Dr. Roberto Díaz Torres, a la M. en C. Elvia Adriana Morales 
Hipólito y a la M. en C. Gabriela Rodríguez Patiño, por su tiempo en resolver mis dudas, por 
aportarme nuevas lecciones y por su ayuda durante el desarrollo de mi tesis. También a la 
M. en C. Sofía Gonzáles Gallardo, técnico académico Titular B, encargada del manejo del 
microscopio electrónico de transmisión en la FESC – 1, a la Dra. Elizabeth García García, 
Jefa del departamento de Nanotecnología Farmacéutica de Psicofarma, y al Dr. Arturo 
Aguirre Gómez, responsable del laboratorio 15 de la Unidad de investigación 
multidisciplinaria, por su tiempo y por habernos permitido disponer de los equipos a su 
cargo. Su ayuda fue muy importante para este proyecto. 
Se agradece el apoyo otorgado a través del proyecto CONACYT-COMECYT, Clave 
EDOMEX-2011-C02-176190. Así como al programa de becas de titulación de la SEP con 
folio 20120060671, a la beca PAPIME-DGAPA UNAM con clave de proyecto RR202410 y 
COMECYT con folio 12BTL0186, que seleccionaron el proyecto para apoyarme en el 
proceso de titulación por tesis. 
Agradezco profundamente a Araceli Allende Vargas, porque estuvo apoyándome en cada 
etapa del proyecto y junto con ella hicimos un excelente equipo de trabajo. 
Pero sobre todo, estoy muy agradecida con mis padres, por todo el esfuerzo que han 
invertido en mi educación, en mi desarrollo personal y profesional, sin ustedes hubiera sido 
un desarrollo difícil de concretar, pero gracias a dios han estado a mi lado apoyándome en 
las buenas y en las malas. 
 
Dedicado a: 
 
A mi familia, a mis padres por ser la raíz donde comienza todo el éxito. A mis tres 
hermanas, mis mejores amigas, que con su compañía y risas han iluminado cada uno 
de mis días. A mis abuelos, porque sus consejos me acompañan en todo momento y 
porque siempre me han animado a seguir mis expectativas. En especial a Abelardo 
Vergara Hernández y Bertha Martínez Castro con los que me hubiera gustado 
compartir este día. 
Al amor de mi vida, Alberto, con quien he compartido experiencias memorables desde 
que me enamoré a inicios de mi carrera en esta Facultad. A quien admiro 
profundamente como persona y de quien las enseñanzas nunca parecen terminar. 
Con un enorme suspiro te digo, te amo mucho y gracias por la fortuna que has traído 
a mi vida con tu existencia. Ya vamos un paso adelante. 
A mis amigos, mi segunda familia, por todas las palabras de aliento que me brindaron 
en cualquier momento, su compañía y apoyo emocional. A ustedes que son y seguirán 
siendo parte de mí, muchas gracias. 
A toda FARMACIA generación 01, a mis futuros colegas, se los dedico porque me voy 
orgullosa de haber pertenecido a este grupo de trabajo de personas luchonas y con 
muchos ideales y metas que perseguir. ÉXITO es lo que nos espera del otro lado. 
A mi equipo de tocho, mis compañeras de generación Farmacia 01 y QFB 35, que no 
solo me trajeron mucha diversión sino que con ellas aprendí lo que verdaderamente es 
trabajar en equipo. 
Y por último y no menos importante, a todos los buenos profesores de la Universidad 
Nacional Autónoma de México que no tienen inconvenientes en compartir todos sus 
conocimientos para formar futuros profesionistas. A esos profesores que ponen en alto 
el nombre de la UNAM. 
 
¡GRACIAS! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“A mi perspectiva el mundo puede moldearse desde nuestros ideales” 
 
Tabla de contenido. 
 
I. INTRODUCCIÓN. .......................................................................................................................... 1 
II. OBJETIVOS. .................................................................................................................................. 3 
1. ObjetivoGeneral. .................................................................................................................... 4 
2. Objetivos particulares. ............................................................................................................ 4 
III. MARCO TEÓRICO. .................................................................................................................... 5 
1. Selenio y yodo ......................................................................................................................... 6 
1.1. Oligoelementos ............................................................................................................... 6 
1.2. El Selenio y su importancia biológica. ............................................................................. 7 
1.3. Selenio y yodo en la función tiroidea. ............................................................................. 9 
1.4. Función biológica del Yodo............................................................................................ 10 
1.5. Requerimientos recomendados de selenio y yodo. ...................................................... 11 
2. Nanomedicina ....................................................................................................................... 12 
2.1. La nanotecnología en la farmacia. ................................................................................ 12 
3. Nuevas formas farmacéuticas ............................................................................................... 14 
3.1. Nanopartículas Poliméricas. .......................................................................................... 14 
4. Métodos de producción de nanopartículas poliméricas. ...................................................... 15 
4.1. Gelificación ionotrópica. ............................................................................................... 16 
5. Quitosano. ............................................................................................................................. 17 
5.1. Generalidades. .............................................................................................................. 17 
6. Caracterización de nanopartículas. ....................................................................................... 20 
7. Nanotoxicidad. ...................................................................................................................... 22 
8. Regulación en el uso de nanopartículas. ............................................................................... 23 
IV. HIPÓTESIS. ............................................................................................................................. 25 
V. DESARROLLO EXPERIMENTAL. .................................................................................................. 27 
1. MATERIALES Y MÉTODOS. ..................................................................................................... 28 
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. ................................................................................................... 36 
3. CONCLUSIONES. .................................................................................................................... 63 
REFERENCIAS. ............................................................................................................................... 66 
ANEXOS. ........................................................................................................................................ 71 
 
 
 
Índice de Abreviaturas. 
 
DA = Grado de deacetilación. 
DIT = Diiodotirosina. 
DLS = Difractometría Laser. 
GPx = Glutatión peroxidasa. 
MIT = Monoiodotirosina. 
MTT = Azul de tetrazolio. 
MS = Materia seca. 
PM = Peso molecular. 
PVA = Polivinil alcohol 
T2 = Diyodotironina. 
T3 = Triyodotironina. 
T3r = Triyodotironina reversa. 
T4 = Tetrayodotironina. 
STPP = Tripolifosfato de sodio. 
 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I. INTRODUCCIÓN. 
 
INTRODUCCIÓN 
2 
 
 
 
En la producción pecuaria, las deficiencias de bioelementos esenciales como el yodo y el selenio, han sido 
causa de diversas patologías , como desordenes degenerativos e hipotiroidismo, que conllevan a 
pérdidas económicas considerables dentro de la crianza de ganado bovino, caprino y ovino[1]. 
En México, dichas afecciones son consecuencia de suelos de pastoreo con bajas concentraciones de 
elementos nutricionales, generalmente en algunas zonas del altiplano mexicano[2]. Particularmente la 
deficiencia de selenio en rumiantes es de especial cuidado debido a su mala absorción en el organismo. 
Tales problemas hacen que la suplementación nutricional sea un gran reto en el desarrollo de la 
zootecnia moderna[3, 4]. 
En este proyecto se desarrollaron nanopartículas de Quitosano-STPP, que encapsularon 
aproximadamente 6 mg de Selenio y 0.3 mg de yodo. Las cuales presentaron un tamaño promedio de 
241nm y un potencial ζ de 20.5 mV. Además no demostraron citotoxicidad significativa con respecto a los 
controles negativos, al estimar la viabilidad celular mediante la prueba de MTT en células hepáticas de 
ratón AML12, en las dosis y el tiempo de exposición establecidos en el proyecto. 
El presente trabajo consiste en seis apartados. En el número dos se muestran los objetivos planteados, 
en el tres se encuentra la información correspondiente al marco teórico, el cual es resultado de la 
investigación documental realizada sobre selenio y yodo, nanomedicina, nuevas formas farmacéuticas, 
métodos de producción de nanopartículas, quitosano, caracterización de nanopartículas, nanotoxicidad y 
regulación en el uso de nanopartículas. En el cuatro se presenta la hipótesis generada a partir de la 
información recopilada en el marco teórico y en el cinco se encuentra el desarrollo experimental, el cual 
contiene: los materiales-métodos, resultados-discusión, y conclusiones. 
 
 
3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
II. OBJETIVOS. 
 
OBJETIVOS 
4 
 
1. Objetivo General. 
 
Desarrollar una formulación nanopartículada cargada con selenito de sodio y yoduro de potasio, 
mediante el uso de un polímero natural, para su posible uso en el tratamiento y la prevención de 
patologías originadas por las deficiencias de dichos oligoelementos en rumiantes. 
 
2. Objetivos particulares. 
 
1. Llevar a cabo estudios de preformulación para determinar características de las principales 
materias primas a utilizar en la formulación. 
2. Determinar las condiciones experimentales para el desarrollo de un sistema nanoparticulado 
capaz de contener selenito de sodio y yoduro de potasio. 
3. Optimizar la formulación seleccionada para definir las condiciones de operación que permitan 
obtener una formulación prototipo de nanopartículas cargadas con selenito de sodio y 
yoduro de potasio. 
4. Cuantificar el selenio y yodo encapsulado en las nanopartículas para determinar la dosis de 
selenio y yodo por volumen de formulación. 
5. Evaluar la citotoxicidad de la formulación obtenida para conocer la viabilidad celular in vitro, 
por medio de la prueba de MTT (Ensayo con azul de tetrazolio). 
OBJETIVOS 
5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III. MARCO TEÓRICO.
MARCO TEÓRICO 
 
6 
 
1. Selenio y yodo 
 
1.1. Oligoelementos 
 
Los oligoelementos son nutrientes inorgánicos esenciales para el metabolismo como el calcio, potasio, 
hierro, selenio y yodo [1]. Estos, se presentan en cantidades de microgramos a miligramos en el 
organismo[5]. Generalmente, cantidades no adecuadas de estos conducen a enfermedades 
extremadamente serias, que se traducen en pérdidas económicas en el sector pecuario, impactando 
principalmente sobre los niveles de producción y las ganancias de la industria ganadera[1]. 
Dos tipos diferentes de mecanismos de deficiencia se han descrito a la fecha. La deficiencia de tipo 
primaria, se presenta cuando la faltade oligoelementos es consecuencia de la baja concentración de los 
mismos en el forraje de consumo. Por otro lado, la llamada deficiencia secundaria, se debe al mal 
aprovechamiento de los elementos nutricionales debido a interferencias o interacciones con otros 
minerales presentes en el organismo [1]. 
Se dice que un forraje es deficiente en selenio y yodo, cuando se presentan concentraciones menores a 
0.05 ppm y a 10 mcg/g respectivamente en materia seca [6]. Además su mala absorción en el rumen, 
debido a la aparición de formas insolubles de selenio por una reducción a selenidos, aumenta el 
problema de captación por parte del organismo [7-9]. 
En particular la deficiencia de selenio está relacionada con enfermedades asociadas a desordenes 
degenerativos, como la distrofia muscular y la necrosis del hígado en animales de corral[7]. Mientras que 
la deficiencia de yodo, conduce a la aparición del hipotiroidismo y cretinismo, aunado a algunos síntomas 
como la presencia de bocio, disminución del crecimiento, problemas de fertilidad debido a la mala 
calidad seminal, abortos, deformidad en los huesos, debilidad muscular, mal desarrollo neurológico, 
malformaciones congénitas, entre otros[10, 11]. 
 
 
MARCO TEÓRICO 
 
7 
 
 
 
1.2. El Selenio y su importancia biológica. 
 
Una de las principales funciones del selenio en el organismo es la de agente antioxidante, actuando 
frente a los radicales libres existentes y a los peroxicompuestos. En el organismo, el selenio se encuentra 
principalmente en forma de selenocisteína, un aminoácido análogo a la cisteína, con la diferencia de la 
presencia de grupos selenoles. Estos grupos brindan una mayor capacidad reductora, al compararse con 
la cisteína, oxidando con mayor facilidad a causa de una diferencia de potencial redox de hasta 250 mV 
entre ambos compuestos[12]. 
El selenio ejerce su actividad biológica en 4 diferentes formas, como selenoproteínas, proteínas con la 
posibilidad de enlazar selenio, formas unidas por selenio y moléculas pequeñas que incorporan 
selenio[12]. 
Principalmente las selenoproteínas contienen siempre al selenio en forma de selenocisteína en su sitio 
activo y la mayoría de las selenoproteínas son enzimas que regulan procesos endocrinológicos y 
metabólicos. Las principales selenoproteínas se presentan en la Tabla 1 [12, 13]. 
 
MARCO TEÓRICO 
 
8 
 
 
Tabla 1. Las selenoproteínas y sus funciones biológicas[13]. 
 
SELENOPROTEÍNAS Abrev. ACTIVIDAD 
Glutatión peroxidasa citosólica GPx1 Antioxidante. 
Glutatión peroxidasa 
gastrointestinal 
GPx2 Antioxidante. 
Glutatión peroxidasa plasmática GPx3 Mantiene el estado redox celular. 
Glutatión fosfolípido 
hidroperoxidasa 
GPx4 Detoxificación de hidroperóxidos lipídicos. 
Glutatión peroxidasa epididimal GPx5 
Protección antioxidante durante la espermatogénesis y la 
maduración del esperma. 
Glutatión peroxidasa olfatoria GPx6 Protección antioxidante. 
Glutatión peroxidasa fosfolípido 
sin selenocisteína 
GPx7 
Desconocida. Posible relación contra el desarrollo de cáncer de 
mama. 
Tiorredoxina reductasa Tipo 1 
Tiorredoxina reductasa Tipo 2 
Tiorredoxina reductasa Tipo 3 
TRxR 1 
TRxR 2 
TRxR 3 
Defensa antioxidante, regulación tipo redox y señalización celular. 
Deiodinasa iodotironina Tipo 1 ID1 Conversión deT3r a T2 y conversión de T3 a T4. 
Deiodinasa iodotironina Tipo 2 ID2 Conversión de T4 a T3. 
Deiodinasa iodotironina Tipo 3 ID3 Conversión de T4 a T3 reversa, conversión de T3 a T2. 
Selenofosfato sintetasa SPS2 Síntesis del selenofosfato. 
15-kDa selenoproteína Sel 15 
Participación en apoptosis celular como mediador quimiopreventivo 
del Selenio. 
Selenoproteína H Sel H 
Posible participación en la regulación de genes involucrados en la 
síntesis de glutationa. 
Selenoproteína K Sel K Posible protección antioxidantes de los cardiomiocitos. 
Selenoproteína M Sel M Posiblemente involucrado en la etiología del cáncer. 
Selenoproteína N Sel N Vinculado al síndrome de la columna rígida. 
Selenoproteína P Sel P Involucrada en el transporte de selenio y protección antioxidante. 
Selenoproteína R Sel R Reduce los residuos de metionina oxidada en proteínas dañadas. 
Selenoproteína S Sel S 
Involucrado en el balance redox celular y posible influencia sobre la 
respuesta inflamatoria 
Selenoproteína T Sel T 
Participa en la homeostasis regulando el Calcio y en la secreción 
neuroendocrina. 
Selenoproteína V Sel V Posible participación en la regulación redox. 
Selenoproteína W Sel W Protección antioxidante. 
MARCO TEÓRICO 
 
9 
 
1.3. Selenio y yodo en la función tiroidea. 
 
Los oligoelementos en estudio, selenio y yodo, se encuentran implicados en la regulación hormonal 
tiroidea, debido a la síntesis de proteínas que contienen yodo. Así, la producción de Triyodotironina (T3) 
y Tetrayodotironina (T4), se lleva a cabo mediante la participación de deiodinasas, un tipo común de 
selenoproteínas[13]. 
Existen tres tipos de deiodinasas, que difieren entre sí por su función en la deiodinación de las hormonas 
tiroideas. La más abundante en el organismo es la ID1, presente en la tiroides, hígado, riñón y glándula 
pituitaria. Como se muestra en la Figura 1, esta enzima actúa catalizando la conversión de la T3 reversa a 
T2 mediante la deiodinación dentro del anillo bencénico de la tironina, y de T3 a T4 mediante la 
deiodinación fuera del anillo. La ID2, actúa únicamente fuera del anillo bencénico de la tironina 
catalizando la conversión de T4 a T3. Finalmente, la ID3 actúa dentro del anillo bencénico convirtiendo 
T4 a T3 reversa y T3 a T2. Cabe mencionar que la ID3 evita la acumulación de T4 y T3 en tejidos no 
tiroideos[10, 14, 15]. 
 
Figura 1. Actividad de las Deiodinasas en la síntesis de hormonas tiroideas[15]. 
3, 5,3’,5’ – Tetrayodotironina (T4) 
3, 5,3’ – Triyodotironina (T3) 3, 3’,5’ – Triyodotironina (T3r) 
3, 3’– Diyodotironina (T2) 
3, 5,3’ – Triyodotironina (T3) 
Dentro del anillo 
Dentro del anillo Fuera del anillo 
Fuera del anillo 
MARCO TEÓRICO 
 
10 
 
Al existir una deficiencia de selenio en el organismo, la función de las deiodinasas se ve altamente 
comprometida. Puesto que las conversiones que llevan a cabo las deiodinasas para modular la síntesis de 
hormonas tiroideas se ven afectadas. Además, estas deficiencias también conllevan a una acumulación 
de peróxido de hidrógeno, el cual afecta la función de otras enzimas implicadas en la síntesis de T3 y 
T4.[14]. 
 
1.4. Función biológica del Yodo 
 
Como se mencionó anteriormente, la principal función del yodo es la regulación del sistema hormonal 
tiroideo. 
Los precursores de las hormonas tiroideas se originan a partir del yodo ingerido por el organismo, el cual 
es captado por las células epiteliales foliculares o tirocitos. Posteriormente es oxidado a ión yodonio (I+) 
por medio de la tiroxidasa en presencia de peróxido de hidrógeno. En la yodación, la yodoperoxidasa 
incorpora la tiroglobulina formando monoiodotirosina (MIT) y Diiodotirosina (DIT). Finalmente en el 
proceso de acoplamiento se sintetiza la T3 y T4, por medio de la yodoperoxidasa[10]. 
Las hormonas tiroideas regulan diversos procesos biológicos, como el aumento del índice metabólico 
basal, estimulando y potenciando el metabolismo de carbohidratos y lípidos, disminuyen la 
concentración plasmática del colesterol, aumentan el aprovechamiento de las vitaminas al igual que el 
consumo de oxígeno, generan vasodilatación promoviendo mayor frecuencia cardiaca y calor corporal, 
participan en la motilidad del sistema digestivo, estimulan la osteogénesis/oseólisis y además, están 
implicados en los cambios de la fracción libre de hormonas sexuales y en el desarrollo del Sistema 
Nervioso Central[10]. 
En este punto, queda clara la importancia de mantener los niveles de estos oligoelementos de forma 
constante. Por ello, muchas han sido las estrategias para intentar corregir deficiencias en estosnutrientes, principalmente en animales de consumo humano. Sin embargo, la dificultad que representa 
MARCO TEÓRICO 
 
11 
 
una optimización en los esquemas de suplementación y una terapia lo suficientemente barata se 
convierte en un verdadero reto de la zootecnia moderna. 
 
1.5. Requerimientos recomendados de selenio y yodo. 
 
A la fecha, existen diversos tipos de formas farmacéuticas para la suplementación de micronutrientes. 
Específicamente, para el selenio, se han utilizado tanto fuentes de selenio orgánicas como inorgánicas. 
Las principales fuentes inorgánicas son el selenito y el selenato de sodio, que difieren entre sí en la 
farmacocinética. Mientras que las fuentes orgánicas, como diferentes levaduras enriquecidas, presentan 
al selenio en forma de seleniometionina, mejorando considerablemente la biodisponibilidad del 
oligoelemento[16, 17]. El yoduro de potasio es normalmente la fuente de suplementación de yodo [11]. 
La absorción, tanto del selenio como del yodo, se lleva a cabo preferentemente en el intestino del 
rumiante. El selenio es absorbido en forma de aminoácidos en el duodeno e íleon [18]. Mientras que el 
yodo se absorbe mayoritariamente en el rumen y duodeno [11]. 
La National Research Council (NCR, 2001), cifra la cantidad de yodo que la dieta debe contener en al 
menos 0.33 mg de yodo por kg de materia seca (kgMS) para una vaca gestante, 0.45 mg de yodo/ kgMS 
para vacas lactantes y según Miller et.al[19], en el caso de vacas en crecimiento y adultos se requieren 
entre 0.13 y 0.2 mg de yodo/ kgMS [19, 20].En cuanto al selenio, la dosis profiláctica recomendada en 
animales es de 0.05mg/kgMS, mientras que la dosis terapéutica oscila entre 0.15 y 0.30 mg/kgMS, donde 
las funciones de las selenoproteínas son óptimas[17]. 
Estas cantidades recomendadas deben de tenerse en gran consideración, ya que una sobredosis de 
selenio puede conducir a la formación de metilselenuros y el metilselenol, generando radicales 
superóxidos e incrementando el estrés oxidativo celular debido a la consecuente ineficiencia en la 
función de las GPx[17]. La National Research Council (NRC, 1989) establece una dosis máxima de selenio 
para animales rumiantes y monogástricos de granja de 2 mg/kg de peso, sin llegar a presenciar efectos 
tóxicos[17, 21]. 
MARCO TEÓRICO 
 
12 
 
Hasta ahora, la diferencia económica que representa la inversión de suplementos alimenticios, 
comparada con la aplicación de estrategias terapéuticas sobre rumiantes, es muy grande[1]. Resultando 
que la investigación en el desarrollo de esquemas para mejorar la producción desde un punto de vista 
farmacéutico, sea un área por demás interesante e innovador. 
En este sentido, la industria farmacéutica veterinaria ha trabajado en el desarrollo de formulaciones 
profilácticas que cumplan con los requerimientos nutricionales de estos animales. Buscando como 
principal objetivo tener una liberación prolongada, ejemplo de esto, es el desarrollo de bolos 
intrarruminales que administran de manera constante las cantidades requeridas por periodos de tiempo 
prolongados[20]. 
Actualmente el progreso de la investigación científica ha dado como resultado el desarrollo tecnológico y 
con esto nuevas áreas de oportunidad. Así, aproximadamente 50 décadas atrás se comenzó el desarrollo 
de la nanotecnología[22], un área de aplicación que contempla diversas áreas del conocimiento. La 
nanotecnología ha conseguido colocarse a nuestro alrededor en la mayor parte de las nuevas tecnologías 
y es de particular importancia su relación con las ciencias de la salud. 
Aquí nace el área conocida actualmente como nanomedicina, la cual es la rama de la nanotecnología 
enfocada al desarrollo de nuevos sistemas farmacéuticos no-convencionales en búsqueda de nuevas 
formulaciones, con propiedades específicas, que modifiquen la actual forma de administración de 
fármacos[23]. 
 
2. Nanomedicina 
 
2.1. La nanotecnología en la farmacia. 
 
La nanotecnología es el conjunto de ciencias y tecnologías enfocadas a la manipulación de la materia a 
escala molecular. Generalmente, para la obtención de materiales de escala nanométrica, es decir de 
entre 1 y 1000 nm (1x10-9 m). 
MARCO TEÓRICO 
 
13 
 
La aplicación de la nanotecnología a las Ciencias de la Salud, es recientemente conocida como 
nanomedicina. La nanomedicina se encarga de explotar las herramientas y conocimientos de la 
nanotecnología, principalmente en el área de los materiales, para su uso en aplicaciones terapéuticas, 
profilácticas, de diagnóstico o monitoreo. Diversas estrategias han sido desarrolladas en este sentido, 
enfocándose principalmente en la modificación de la farmacocinética de compuestos ya existentes[24]. 
Mediante esta aproximación tecnológica, nuevas formas farmacéuticas han sido desarrolladas a escala 
nanométrica, de entre ellas se destacan las micelas poliméricas, los dendrímeros, los virosomas, los 
nanotubos de carbono, los quantum dots, nanogeles-Hidrogeles, los conjugados poliméricos o protéicos, 
las nanocápsulas y las nanoesferas[25]. Algunas de estas se representan en la Figura 2. 
 
 
Figura 2. Nanopartículas poliméricas [26] 
A grandes rasgos, todas estas nuevas formas farmacéuticas tienen como principales características: 
a) Una alta capacidad de selectividad hacía distintos tratamientos[27]. 
b) Un tamaño de partícula reducido, que brinda la posibilidad de atravesar membranas biológicas. 
Además de que es de gran relevancia considerando que muchos procesos metabólicos se llevan a 
cabo bajo una escala nanométrica[27]. 
c) Una superficie altamente funcionalizable y una carga eléctrica superficial que puede brindar 
importantes características en diversas condiciones fisiológicas[28]. 
 
Nanoesferas
Poliméricas. 
Nanocápsulas
Poliméricas. Micelas 
Poliméricas. 
Fármaco encapsulado Fármaco conjugado 
Dendrímeros 
Hidrofóbico 
Núcleo 
MARCO TEÓRICO 
 
14 
 
3. Nuevas formas farmacéuticas 
 
3.1. Nanopartículas Poliméricas. 
 
El término nanopartícula se refiere, de manera generalizada, a cualquier partícula con un tamaño menor 
a una micra (1x10-6)[28]. Las nanopartículas se clasifican según su fabricación, en dos grandes grupos: 
nanopartículas inorgánicas, generalmente metálicas, y nanopartículas orgánicas[29]. 
Mientras las nanopartículas inorgánicas se forman a partir de la precipitación de sales inorgánicas, que 
originan un arreglo tridimensional, las nanopartículas orgánicas se forman a partir de moléculas 
orgánicas de arreglo tridimensional, que se ensamblan mediante su propia organización molecular o 
mediante algún agente vinculante[29]. 
Las nanopartículas orgánicas, más frecuentemente se denominan nanopartículas poliméricas. Estas se 
caracterizan por ser biocompatibles, biodegradables[30] y versátiles, al poder modificar su superficie y 
adaptarles diversas funciones. Además proporcionan un buen control en su farmacocinética y son 
adecuados para encapsular principios activos[31]. 
Dos tipos diferentes de nanopartículas poliméricas han sido descritas, variando principalmente su 
estructura. Estás nanopartículas son divididas en nanocápsulas y nanoesferas, o comúnmente solo 
denominadas nanopartículas, mostradas en la Figura 3. Las nanocápsulas poseen una cubierta polimérica 
y un núcleo líquido, que puede ser oleoso o acuoso dependiendo del método de preparación, en donde 
el fármaco puede encontrarse disuelto o adsorbido en la superficie de la nanocápsula. Por otra parte, las 
nanoesferas son matrices poliméricas en las cuales el principio activo se encuentra adsorbido ya sea en la 
superficie o atrapados en la matriz[31]. 
 
Figura 3. Esquema de una nanoesfera y una nanocápsula. 
Polímero 
Fármaco 
Nanoesfera Nanocápsula 
MARCO TEÓRICO 
 
15 
 
4. Métodos de producción de nanopartículas poliméricas. 
 
De manera general, se han descrito dos grandes estrategias para la obtención de nanosistemas. Laprimera de ella es conocida como “Top-Down”, y se basa en la obtención de materiales nanométricos a 
partir de la reducción de tamaño de materiales más grandes, esta estrategia está directamente asociada 
a la obtención de nanocristales. La segunda estrategia es conocida como “Bottom-up”, y como su 
nombre lo indica se basa en la obtención de nuevos materiales mediante su construcción molécula a 
molécula, o inclusive átomo por átomo. Esta es la estrategia más frecuentemente encontrada en el 
desarrollo farmacéutico[27]. 
En lo que respecta a las nanopartículas de tipo poliméricas, existen principalmente dos vías de 
producción, por medio de una polimerización in situ de monómeros o por la dispersión de polímeros 
preformados en una fase continua[28]. 
Las técnicas de polimerización in situ de monómeros son: la polimerización interfacial, la polimerización 
por apertura de anillo, la polimerización frontal, la copolimerización y la polimerización de red[32]. Por 
otro lado, la estrategia de dispersión de polímeros preformados engloba diferentes técnicas como lo son 
la emulsificación- evaporación del solvente, la doble o múltiple emulsión, la deposición del polímero, la 
emulsificación-difusión del solvente, el salting-out, la gelificación ionotrópica, entre otros[33, 34]. 
En la tabla 2, se puntualizan las principales ventajas y desventajas que implican las dos vías de 
producción de nanopartículas. 
Vías de 
Producción. 
Técnicas. Ventajas. Desventajas. 
Polimerización 
in situ de 
monómeros. 
 Polimerización interfacial. 
 Polimerización por apertura 
de anillo. 
 Polimerización frontal. 
 Copolimerización. 
 Polimerización de red. 
 Forman nuevos polímeros a 
partir de monómeros, con 
características deseadas 
para garantizar sistemas de 
liberación óptimos. 
 Se puede atribuir cualidades 
específicas y funcionales. 
 Procesos complejos y 
caros. 
 Mayor gasto de energía. 
 Una mayor emisión de 
residuos por ser procesos 
que consisten en una 
mayor cantidad de pasos. 
MARCO TEÓRICO 
 
16 
 
Dispersión de 
polímeros 
preformados 
 Emulsificación - evaporación 
del solvente. 
 Doble o múltiple emulsión. 
 Deposición de polímero. 
 Emulsificación - difusión del 
solvente. 
 Salting out. 
 Gelificación ionotrópica. 
 Procesos mucho más cortos 
y sencillos. 
 Menor emisión de residuos, 
por ser procesos con menor 
cantidad de pasos. 
 
 
 Selección limitada entre 
los polímeros 
preformados existentes. 
 No todos los polímeros 
poseen características 
ideales para fungir como 
sistemas de liberación de 
fármacos. 
Tabla 2. Características de las dos vías de producción de nanopartículas poliméricas[32, 35, 36]. 
La elección de cualquiera de las técnicas mencionadas, dependerá de las características del polímero, del 
principio activo a utilizar y de las cualidades que se deseen atribuir a los sistemas de liberación. En el 
presente trabajo es de particular interés hacer hincapié en la gelificación ionotrópica, como la técnica 
principal en la producción de nanopartículas. 
4.1. Gelificación ionotrópica. 
 
Esta técnica implica el entrecruzamiento reversible de dos polímeros al mezclarse, causado por una 
interacción de tipo electrostática entre los grupos eléctricamente cargados de los diferentes 
polímeros[28]. Como resultado, se genera un arreglo molecular, el cual generalmente es descrito 
mediante el modelo de “egg box” o “caja de huevos”[37], tal como se representa en la Figura 4. 
 
Figura 4. Esquema del entrecruzamiento entre Quitosano y Tripolifosfato de sodio (STPP) mediante la gelificación 
ionotrópica[38]. 
MARCO TEÓRICO 
 
17 
 
La principal ventaja de este procedimiento, es que puede realizarse en un medio totalmente acuoso[36], 
y es un proceso espontáneo sin la necesidad de grandes cantidades de energía. Además se evita tratar 
con residuos tóxicos, que puedan generarse durante el proceso, como en algunas otras técnicas que 
involucran solventes orgánicos. 
5. Quitosano. 
 
Diversos polímeros tanto sintéticos como naturales, han sido utilizados en la formulación de 
nanopartículas poliméricas biodegradables[39]. En general los polímeros sintéticos abarcan a los 
copolímeros lácticos-glicólicos como los poliacrilatos y los policaprolactanos. Mientras que los polímeros 
naturales engloban, entre otros, a los alginatos, colágeno, gelatina, albúmina y quitosano[40]. 
 
Desde hace algunos años, se ha estudiado el uso de polímeros naturales, sobre todo al quitosano, en la 
fabricación de nanopartículas como sistemas de liberación modificada. Este interés se debe a su 
versatilidad como material en la fabricación de nuevas formas farmacéuticas, pero sobre todo a su 
capacidad de biodegración y biocompatibilidad[41]. 
 
5.1. Generalidades. 
 
 
Los quitosanos son una familia de polímeros catiónicos obtenidos por la N-deacetilación termo alcalina 
de la quitina (β-(1-4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucosa), un homopolimero que a diferencia del 
quitosano es insoluble en agua, la cual forma parte de la estructura de crustáceos, hongos, parásitos y 
de algunos insectos[37, 42, 43]. En la actualidad se puede obtener quitosanos de diversas fuentes, entre 
las que se encuentra la síntesis o hidrólisis química y las biotecnologías[44]. 
 
Particularmente en la nanofarmacia se ha estudiado al quitosano (poli (b-1-4)-2-amino-2-deoxi-D-
glucopiranosa) como biopolímero en la elaboración de nanopartículas[43, 45]. Este cuenta con dos 
polisacáridos en su estructura, uno de ellos es el 2-amino-2-deoxy-β-D-glucosa y el otro corresponde al 
monómero acetilado, la 2-acetamido-2-deoxi-β-D-glucosa, como se muestra en la Figura 5. La fracción o 
MARCO TEÓRICO 
 
18 
 
el porcentaje resultante de la relación entre los dos monómeros, se conoce como grado de acetilación 
del quitosano. Mientras que el número de repeticiones de unidades monoméricas generalmente está 
asociado al peso molecular y es conocido como grado de polimerización. 
 
 
Figura 5. Ejemplo de la Estructura Química de Quitosan[42]. 
 
En sí, su carácter catiónico y su capacidad para formar complejos poli electrolíticos se debe a la 
naturaleza química del quitosan como amina primaria alifática. Cabe mencionar que su pKa es 
aproximadamente de 6.3 y es un polímero pH-dependiente, puesto que se ha observado que se vuelve 
insoluble cuando el pH se encuentra aproximadamente en 6.5. Esto debido a la neutralización de los 
grupos aminos presentes en la superficie de la estructura del polisacárido[41]. Aunque este 
comportamiento está directamente relacionado con el peso molecular y el grado de acetilación de cada 
polímero en particular. 
Tanto el quitosano como la quitina se han estudiado en el desarrollo de dispositivos biomédicos, 
principalmente por su biocompatibilidad. Algunos productos se encuentran actualmente desarrollados 
conteniendo quitosano, como material para vendajes, aumentando la capacidad de regeneración tisular, 
o como materia prima en el desarrollo de nanosistemas terapéuticos[46]. 
Especialmente en la elaboración de nanopartículas, el quitosano se ha utilizado tanto solo como en 
conjunto con otros polisacáridos u oligosacáridos que incluyen a las ciclodextrinas, glucomanano, ácido 
2-amino-2-deoxy-β-D-glucosa 2-acetamido-2-deoxi-β-D-glucosa 
MARCO TEÓRICO 
 
19 
 
hialurónico y alginatos[47]. Haciendo de esta familia de biopolímeros, los polisacáridos, la familia más 
prometedora en el desarrollo farmacéutico. 
Existen diferentes tipos de quitosano dependiendo de su peso molecular (PM) y su grado de 
deacetilación (DA)[48]. Estos dos factores en conjunto pueden modificar completamente las 
características físicas, biológicas y terapéuticas del polímero, obteniendo prácticamente polímeros de 
diferentes tipos[41, 48]. Inclusive, se ha descrito la actividad biológica como un factor dependiente de 
estos factores. 
Por tal motivo,es recomendable considerar antes del desarrollo de nanopartículas, las especificaciones 
del quitosano. Pues de estas dependerán las características de las nanopartículas resultantes. 
 Es sabido que el PM del quitosano está relacionado con su solubilidad. Esta característica es 
aprovechada sobre todo cuando se necesita que el pH del sistema sea lo más cercano a 7.0, como en el 
caso de sistemas diseñados para una administración parenteral[48]. 
Por otra parte, el DA del quitosan influye directamente en la cantidad de los enlaces iónicos de 
entrecruzamiento entre polímeros, debido a la cantidad de grupos aminos libres en la solución. De la 
misma forma, la densidad de carga catiónica del quitosano, confiere a las nanopartículas la capacidad de 
ser mucoadhesivas. Además el DA puede influir en su citotoxicidad, siendo que un DA mayor a 35% se 
traduce en una toxicidad relativamente baja[49, 50]. 
Las incógnitas existentes del quitosano, como el caso de su biotransformación en el organismo, han sido 
motivo de investigaciones como la de Gorzelanny et.al[49], que predice una relación entre el DA del 
quitosan con su velocidad de eliminación en un tejido diana. La importancia de este estudio, recae 
principalmente en la idea de diseñar a futuro, nuevos quitosanos de uso exclusivo en la práctica médica y 
en el desarrollo farmacéutico. 
Hasta ahora el quitosano ha sido ampliamente estudiado en la formación de nanopartículas por medio 
de la técnica de gelificación ionotrópica, la cual se explicó anteriormente. En general, el estudio de las 
nanopartículas se ha constituido por la aplicación de distintos métodos de caracterización, que proveen 
información química, físico-química y biológica 
MARCO TEÓRICO 
 
20 
 
 
6. Caracterización de nanopartículas. 
 
 
La caracterización de las nanopartículas, es un paso fundamental durante su desarrollo. Ya que los 
parámetros medidos, nos permiten conocer características relevantes que sirven para optimizar una 
formulación, además de deducir su comportamiento biológico y de estabilidad. 
 
El uso de tensoactivos o agentes modificadores de superficie, es un claro ejemplo en la optimización de 
una formulación, que puede ser decidido después de haber realizado una caracterización. La razón de su 
uso, radica en la inestabilidad termodinámica de las nanopartículas, al ser partículas sólidas o semisólidas 
suspendidas en un medio dispersante. Por lo que se busca mejorar su estabilidad a tal punto que no 
represente un problema para su desarrollo[51]. 
La estabilidad de un nanosistema es un parámetro más de los que se procuran medir en una 
caracterización. Puesto que también se determina la distribución y tamaño de partícula, propiedades 
físico-químicas de superficie, encapsulación y liberación de fármacos, y la estabilidad propia del fármaco 
encapsulado o atrapado en las nanopartículas[52]. 
Para su determinación, se enlistan diversos métodos utilizados en la caracterización de nanopartículas, 
tal como se muestra en la Tabla 3: 
 
 
MARCO TEÓRICO 
 
21 
 
Característica Método de Caracterización. 
Distribución y Tamaño de Partícula 
Espectroscopia de correlación de Fotones[53]. 
Difractometría Laser (DLS, Zetasizer)[53]. 
Microscopia electrónica de Transmisión[54]. 
Microscopia electrónica de Barrido[55]. 
Microscopia de fuerza Atómica[53, 55]. 
Fraccionamiento de campo-flujo[53]. 
Espectroscopia fotoelectrónica de Rayos-X[54]. 
Hidrofobicidad de superficie 
Medida del ángulo de contacto[56, 57]. 
Uso de colorante hidrofóbico, Rosa de bengala[58, 
59]. 
Espectroscopia fotoelectrónica de Rayos-X[54]. 
Carga superficial 
Laser Doppler Anemometry[60, 61]. 
Espectroscopia fotoelectrónica de Rayos-X[54]. 
Interacción fármaco – vehículo. Calorimetría diferencial de Barrido[62]. 
Análisis químico de superficie 
Espectrofotometría de masas de iones 
secundarios[54]. 
Espectroscopia de electrones de Auger[54]. 
Cromatografía de gas[63]. 
Área superficial y porosidad. Adsorción de Gas[64]. 
Estabilidad de la dispersión de 
nanopartículas 
Temperatura crítica de floculación[53, 65]. 
Liberación de Fármacos Perfil de liberación in vitro, bajo condiciones sink y 
fisiológicas. 
Estabilidad del fármaco Análisis químicos del contenido de fármaco en la 
nanopartícula. 
Toxicidad 
Pruebas de viabilidad (ej. MTT). 
Pruebas de citotoxicidad y genotoxicidad in vitro e 
in vivo. 
Tabla 3. Métodos de caracterización de nanopartículas[52]. 
 
MARCO TEÓRICO 
 
22 
 
7. Nanotoxicidad. 
 
Una de las grandes interrogantes a la fecha con el uso de sistemas nanoparticulados para aplicaciones 
terapéuticas, aunque no limitándose a estas, es la evolución de dichos sistemas una vez distribuidos en el 
organismo. Aunque el tema de la nanotoxicología no se ha esclarecido por completo, se ha considerado 
que las nanopartículas por si solas poseen características únicas, que definen su acción sobre el 
organismo. De modo que las propiedades químicas de la materia prima con las que se producen, no son 
un parámetro que determine su acción biológica[66], aunque por convención popular hasta la fecha se 
haya adoptado lo contrario. 
De hecho, uno de los principales problemas en el desarrollo de nanopartículas poliméricas, además de la 
falta de métodos de producción a gran escala, es la toxicidad consecuente de su degradación 
intracelular[51]. En general, la nanotoxicidad se atribuye a características tales como: el tamaño de 
partícula y su composición química. Un tamaño de partícula tan pequeño implica un área superficial 
grande[66]. La relación entre moléculas-superficie, incrementa exponencialmente con la disminución de 
partícula[67]. 
Un ejemplo de esto, es la inducción del estrés oxidativo, un mecanismo común del daño celular. Este 
depende principalmente de las características fisicoquímicas de las nanopartículas, pero también del 
tamaño de partícula. Ya que el efecto toxicológico, se genera por la alta deposición de nanopartículas 
que resultan de la gran área superficial, en donde interactúan llevando a cabo reacciones catalíticas[67]. 
Por otra parte la composición química, genera diferentes propiedades específicas entre cada tipo de 
nanopartícula, tales como la cristalinidad, la hidrofobicidad, la porosidad, la carga de partícula y demás 
características de superficie[66]. Dichas propiedades pueden promover la interacción celular, la unión a 
receptores y proteínas, su paso mediante axones y dendritas neuronales, la bioadhesión y el paso a 
través del epitelio. Sin embargo, pueden promover una mayor potencia de la respuesta inflamatoria, 
inducir el estrés oxidativo[67], provocar daño mitocondrial, romper la membrana celular, inducir la 
apoptosis y alterar el DNA, originando mutagénesis y carcinogénesis[68]. 
Debido a esto existen diferentes estudios, tanto in vitro como in vivo, que proveen datos acerca del 
potencial tóxico de estos sistemas[69]. 
MARCO TEÓRICO 
 
23 
 
 La determinación de viabilidad celular es parte de las pruebas in vitro que se realizan. El porcentaje de 
viabilidad celular, determina la cantidad de células supervivientes al ser expuestas a las nanopartículas. 
Dentro de los ensayos que miden viabilidad celular se encuentran la prueba con azul de tetrazolio (MTT), 
la prueba con la sal de tetrazolio soluble en agua (WST) y la prueba de Lactato Deshidrogenasa (LDH)[67]. 
También existen otras pruebas in vitro complementarias, como las que determinan efectos genotóxicos, 
evaluados mediante ensayos para determinar daño en el DNA. Así como pruebas que determinan estrés 
oxidativo inducido por las nanopartículas, tales como los ensayos de especies reactivas de oxígeno (ROS), 
actividad de superóxido dismutasa (SOD), malondialdehido (MDA) y niveles de glutatión intracelular 
(GSH)[67]. 
Hasta ahora, las pruebas de viabilidad en algunos estudios han sugerido que las propiedades de las 
nanopartículas, que dependen desu composición química, son clave en la generación de especies 
reactivas de oxígeno y por lo tanto en su efecto toxicológico. Por lo que existe una disminución de la 
viabilidad celular ante dosis altas de nanopartículas, así como el aumento del estrés oxidativo[70]. 
8. Regulación en el uso de nanopartículas. 
 
Aunque actualmente no existe una regulación acerca del uso de nanopartículas en la farmacia, la FDA 
proporciona ciertas recomendaciones en cuanto al estudio de materiales nanopartículados. Estas 
recomendaciones están relacionadas principalmente, a la caracterización de las nanopartículas y a las 
consideraciones que se deben tener al exponerse a ellas[71]. 
Debido a que es necesario obtener cada día más información relevante que esclarezca de manera 
general el tema de la toxicidad, han colaborado organizaciones e instituciones como el Instituto Nacional 
de Normalización Americana (ANSI 2004), el Consejo Internacional de Nanotecnología (ICON 2004) y la 
Organización Internacional de Normalización. Ampliando las sugerencias en el uso de la nanotecnología y 
particularmente en la farmacia como nuevos sistemas terapéuticos[66]. 
Hasta ahora la información que proveen los estudios toxicológicos, ha servido para ser recopilada, 
originando hojas de seguridad y evaluación de riesgos en el manejo de algunos tipos de 
nanopartículas[72]. 
MARCO TEÓRICO 
 
24 
 
Como resultado, se ha propuesto un sistema de clasificación nanotoxicológica (NCS), basado en el 
tamaño de partícula y la persistencia de las nanopartículas en el organismo. En el cual, determinaron que 
debajo de 100 nm la nanopartícula adquiría un alto riesgo de toxicidad, al igual que al no ser 
biodegradable[73]. 
Este sistema de clasificación agrupa a las nanopartículas en 4 clases, como se observa en la Figura 6. La 
clase I contiene solo a las partículas no tóxicas o ligeramente tóxicas, con un tamaño mayor a 100 nm. La 
Clase II y III, además de considerar el tamaño de partícula, también toma en cuenta la acumulación de las 
nanopartículas debido a su biodegradabilidad. Es decir, la clase II considera partículas no biodegradables 
por arriba de 100 nm y la clase III considera partículas biodegradables por debajo de 100 nm, por lo que 
son de un riesgo medio. Por último, la clase IV agrupa a las partículas no biodegradables con un tamaño 
menor a 100 nm que por lo tanto presentan un alto riesgo tóxico[73]. 
 
Figura 6. Sistema de clasificación nanotoxicológica en base al tamaño de partícula y a la acumulación de las 
nanopartículas[74]. 
Esta clasificación considera los aspectos más relevantes en la nanotoxicidad. Sin embargo, no determina 
el carácter final toxicológico de una formulación nanopartículada. Por lo que, este tipo de sistema sirve 
como una base de información que puede ser de gran utilidad en la etapa de preformulación, al elaborar 
productos nanotecnológicos[73]. 
 
Acumulación 
Tamaño 
Tamaño mayor a 
100nm biodegradable 
Tamaño mayor a 
100nm no 
biodegradable 
Sin endocitosis de partículas 
Tamaño menor a 
100nm biodegradable 
Tamaño menor a 
100nm no 
biodegradable 
Endocitosis de partículas 
Clase I Clase II 
Clase III Clase IV 
 
25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
IV. HIPÓTESIS. 
HIPÓTESIS 
26 
 
 
 
 
 
 
Mediante la técnica de gelificación iónica entre el quitosano y STPP se podrá obtener nanoesferas 
capaces de retener selenio y yodo, como principios activos, encapsulado una dosis total a la requerida 
para 2 meses de liberación. Permitiendo la posibilidad de abrir nuevas plataformas en el ámbito 
veterinario para el tratamiento y prevención de patologías causadas por las deficiencias de tales 
micronutrientes en rumiantes. 
MATERIALES Y MÉTODOS 
27 
 
 
 
 
 
 
 
 
V. DESARROLLO 
EXPERIMENTAL. 
 
 
 
 
28 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. MATERIALES Y MÉTODOS. 
 
MATERIALES Y MÉTODOS 
29 
 
 
1. Materiales. 
 
 Quitosano de alto y bajo peso molecular, 75-85% deacetilado (SIGMA-ALDRICH). 
 Polivinil alcohol (SIGMA-ALDRICH). 
 Pluronic F-68 (Poloxamero 188) (SIGMA-ALDRICH) 
 azul de tetrazolio (>=97.5%) (SIGMA-ALDRICH). 
 El Keltone ® (FMC Biopolymer). 
 Manucol ® (FMC Biopolymer). 
 Gelcarin 812 NF (FMC Biopolymer). 
 Gelcarin 911 NF (FMC Biopolymer). 
 Tripolifosfato de sodio (Mexichem Quimir). 
 Yoduro de potasio (J.T. Baker). 
 Almidón de papa (J.T. Baker). 
 Ácido clorhídrico (36.5-38.0%) (J.T. Baker). 
 Selenito de sodio (VALNO S.A. de C.V.). 
 Línea celular AML12 (ATCC®CRL-2254™). 
 Medio de cultivo DMEM 2x (advanced) y DMEM 1x (Gibco®). 
 
2. Equipos. 
 
 Espectrofotómetro FOSS NIR SYSTEM, modelo 16500 II. 
 Espectrofotómetro UV-Visible, modelo CARY 100 Conc. 
 Zetasizer Nano (Malvern Instruments Co., UK). 
 Microscopio electrónico de transmisión, modelo JEOL JEM-100S. 
 Espectrofotómetro de absorción atómica Varian SpectrAA. 
 
 
 
MATERIALES Y MÉTODOS 
30 
 
3. Metodología General. 
El siguiente esquema muestra de manera general la secuencia de las actividades realizadas durante el 
proyecto, según los objetivos planteados, para obtener la formulación nanopartículada y caracterizarla. 
 
Figura 7. Esquema General de Actividades realizadas durante el proyecto. 
 
 
4. Caracterización de materia prima. 
La selección de polímeros, se basó en una investigación bibliohemerográfica, recopilando información de 
cada excipiente candidato. Posteriormente, se prepararon soluciones 1:1 en agua de cada polímero y de 
MATERIALES Y MÉTODOS 
31 
 
los principios activos, de los cuales se obtuvieron barridos espectrofotométricos de Infrarrojo cercano y 
uv-visible; utilizando el espectrofotómetro FOSS NIR SYSTEM, modelo 16500 II y Espectrofotómetro UV-
Visible, modelo CARY 100 Conc. Además se realizaron pruebas de solubilidad en agua, tanto para los 
polímeros como para los principios activos, y en buffer de fosfatos a pH de 6 y de 8 únicamente para los 
polímeros. 
5. Preparación de nanopartículas. 
 
a. Plan experimental exploratorio. 
 
Se estableció un diseño Plackett – Burman, mediante el programa STATGRAPHICS Centurión XV.II. 
Versión 15.2.05, considerando ocho factores. Siete de ellos con dos niveles y un factor de bloque con tres 
niveles, que corresponden al tipo de polímero aniónico utilizado, como se muestra en la Tabla 4. 
Obteniendo un plan experimental con 30 formulaciones, que se presenta en la Tabla 5. 
 
 
Tabla 4. Factores correspondientes al plan experimental exploratorio. 
 
Factor experimental Mínimo Máximo 
Peso molecular del Quitosano. Bajo Alto 
Proporción de volumen de polímeros. (ml) 
10 ml quitosano / 
2 ml polímero 
aniónico. 
2 ml quitosano / 
10 ml polímero 
aniónico. 
Tiempo de agitación. (min) 1 10 
pH del medio. 6 8 
Proporción de tensoactivo al 0.5%. (ml) 0 0.2 
Modo de adición del polímero. goteo presión 
Velocidad de agitación. (rpm) 60 290 
 
Factor de Bloque: Tipo de polímero 
aniónico 
 
 Alginatos (Manucol y Keltone) 
 Carrageninas (Gelcarin 812 NF 
y Gelcarin 911 NF) 
 Tripolifosfato de sodio (STPP) 
 
 
MATERIALES Y MÉTODOS 
32 
 
 
Tabla 5. Plan experimental exploratorio. 
Formulación Quitosano Pol imero (-)
Proporción de 
volumen de 
pol ímeros 
(ml)
Tiempo de 
agi tación 
(min)
pH del 
medio
Proporción 
de 
tensoactivo
Modo de 
adición 
del 
pol ímero.
Velocidad 
de agi tación 
(rpm).
1 a l to PM Manucol 10(+)/2(-) 1 8 0.2 goteo 290
2 bajo PM Manucol 2(+)/10(-) 1 6 0.2 pres ión 290
3 alto PM keltone 2(+)/10(-) 1 8 0.2 pres ión 60
4 bajo PM keltone 2(+)/10(-) 10 8 0.2 goteo 290
5 bajo PM keltone 10(+)/2(-) 10 8 0 pres ión 290
6 alto PM Manucol 2(+)/10(-) 10 8 0 pres ión 60
7 alto PM keltone 10(+)/2(-) 10 6 0.2 goteo 60
8 alto PM keltone 10(+)/2(-) 1 6 0 pres ión 290
9 bajo PM Manucol 10(+)/2(-) 1 8 0 goteo 60
10 bajo PM Manucol 10(+)/2(-) 10 6 0.2 pres ión 60
11 alto PM
911NF 
Gelcarin
 10(+)/2(-) 1 80.2 goteo 290
12 bajo PM
911NF 
Gelcarin
 2(+)/10(-) 1 6 0.2 pres ión 290
13 alto PM
812NF 
Gelcarin
 2(+)/10(-) 1 8 0.2 pres ión 60
14 bajo PM
812NF 
Gelcarin
 2(+)/10(-) 10 8 0.2 goteo 290
15 bajo PM
812NF 
Gelcarin
 10(+)/2(-) 10 8 0 pres ión 290
16 alto PM
911NF 
Gelcarin
 2(+)/10(-) 10 8 0 pres ión 60
17 alto PM
812NF 
Gelcarin
 10(+)/2(-) 10 6 0.2 goteo 60
18 alto PM
812NF 
Gelcarin
 10(+)/2(-) 1 6 0 pres ión 290
19 bajo PM
911NF 
Gelcarin
 10(+)/2(-) 1 8 0 goteo 60
20 bajo PM
911NF 
Gelcarin
 10(+)/2(-) 10 6 0.2 pres ión 60
21 alto PM alta 10(+)/2(-) 1 8 0.2 goteo 290
22 bajo PM alta 2(+)/10(-) 1 6 0.2 pres ión 290
23 alto PM bajo 2(+)/10(-) 1 8 0.2 pres ión 60
24 bajo PM bajo 2(+)/10(-) 10 8 0.2 goteo 290
25 bajo PM bajo 10(+)/2(-) 10 8 0 pres ión 290
26 alto PM alta 2(+)/10(-) 10 8 0 pres ión 60
27 alto PM bajo 10(+)/2(-) 10 6 0.2 goteo 60
28 alto PM bajo 10(+)/2(-) 1 6 0 pres ión 290
29 bajo PM alta 10(+)/2-) 1 8 0 goteo 60
30 bajo PM alta 10(+)/2(-) 10 6 0.2 pres ión 60
A
LG
IN
A
TO
S 
C
A
R
R
A
G
EN
IN
A
S 
TR
IP
O
LI
FO
SF
A
TO
 D
E 
SO
D
IO
 
(S
TT
P
) 
MATERIALES Y MÉTODOS 
33 
 
Para realizar las formulaciones correspondientes al plan experimental exploratorio, se prepararon 
soluciones 1:1 de todos los polímeros a utilizar, también se preparó una solución de PVA al 0.5%, como 
tensoactivo y para el quitosano se utilizó como cosolvente, una solución de ácido acético 1 N. El orden 
de adición fue el siguiente: quitosano, seguido del PVA y por último la solución de STPP. Las cantidades 
dependieron del diseño experimental. 
a. Caracterización de Nanopartículas. 
 
Las variables de respuesta seleccionadas se presentan en la tabla 6, en donde se indican los niveles 
óptimos que se espera obtener de cada factor de respuesta, al caracterizar los sistemas 
nanopartículados. 
 
 
 
 
Tabla 6. Factores de respuesta en la caracterización de las nanopartículas. 
 
a. Determinación de la carga superficial y distribución de tamaño de partícula. 
Se determinó el tamaño de partícula, el potencial ζ y el índice de polidispersión, mediante la técnica de 
Dynamic Light Scattering (DLS) utilizando el Zetasizer Nano (Malvern Instruments Co., UK.). También se 
utilizó la microscopía electrónica de transmisión, modelo JEOL JEM-100 S, para determinar el tamaño de 
partícula, utilizando como estandar nanopartículas de látex de 60 nm. 
b. Dosis establecidas de los principios activos. 
Para establecer las dosis de los principios activos que se deseaba encapsular, se decidió considerar una 
dosis profiláctica de yodo hasta 0.2 mg de yodo /día y en el caso del selenio se toma en cuenta una dosis 
de 1.4 mg/día. 
Factores de respuesta Código Niveles óptimos. 
Tamaño de partícula (nm) Y1 100nm - 300 nm 
Potencial ζ (mV) Y2 20 mV- 50 mV 
Índice de polidispersión Y3 < 0.3 
MATERIALES Y MÉTODOS 
34 
 
Al estimar la cantidad equivalente a 60 días, se consideró trabajar con un 20% más para saturar la 
formulación y tratar de lograr una mayor encapsulación de los fármacos. Esto se traduce en las siguientes 
operaciones: 
( ) (
 
 
) 
 
 
 
 
( ) (
 
 
) 
 
 
 
 
Posteriormente se realizó una solución de 96 mg/ml de yoduro de potasio y una solución de 0.2 g/ml de 
selenito de sodio. Los cuales aseguraban que en 150 µl de solución de yoduro de potasio y 0.5 ml de la 
solución de selenito de sodio, correspondían a las dosis anteriormente establecidas. 
c. Determinación del porcentaje de selenio encapsulado. 
Se cuantifico el selenio, mediante espectroscopía de absorción atómica (Varian SpectrAA). Se tomó un 
mililitro de la formulación nanoparticulada y se realizó una dilución a 50 ml totales. Se procedió igual con 
la formulación filtrada, a través de un filtro de 0.22 micras. La cuantificación se realizó por triplicado y el 
porcentaje de encapsulación se determinó por una diferencia entre la cantidad de selenio presente en la 
formulación y en su filtrado. La curva de calibración se preparó de acuerdo al ANEXO 1. 
d. Determinación del porcentaje de yodo encapsulado. 
La cuantificación de yodo se realizó mediante una titulación oxido-reducción. El procedimiento realizado 
fue el que establece la NMX-Y-330-SCFI-200 <Productos para uso agropecuario y consumo animal-
ingredientes para la alimentación animal-selenito de sodio (Na2SeO3)- Especificaciones y métodos de 
prueba>. 
Se tomaron 4 ml de la formulación nanoparticulada, se agregó 1 ml de HCl y 2 ml de una solución de 
almidón 10 mg/ml. Después se tituló con tiosulfato de sodio 0.1 N estandarizado. Se procede igual con 
MATERIALES Y MÉTODOS 
35 
 
una alícuota de 4 ml de la formulación filtrada, a través de un filtro de 0.22 µm. La cuantificación se 
realizó por cuadruplicado y el porcentaje de encapsulación se determinó por una diferencia entre la 
cantidad de yodo presente en la formulación y en su filtrado. 
e. Determinación de los miligramos de principio activo encapsulado. 
Para la estimación de los miligramos de selenio y yodo encapsulado se utilizó la siguiente ecuación: 
 
 ( ) 
( 
 
 
) ( )( )
 (
 
 
)
 
 
 ( ) [
 
 
] 
 
f. Prueba de Viabilidad por MTT 
Se realizaron diluciones de las nanopartículas resuspendidas en ácido acético 1 N, desde 2 hasta 0.007 
µM de selenio. Exponiéndolas por 2 horas a las células hepáticas de ratón, línea AML12. Posterior a un 
cambió de medio, se añadió 10 µl de MTT y se incubó por 2 horas más. Se extrajo el formazán con 1 ml 
de solución de Nonidet 0.1%/ HCl 4 mmol en isopropanol y se leyó al espectrofotómetro UV-visible a 590 
nm. El control positivo se preparó utilizando 15 µl de solución de peróxido de hidrógeno y como control 
negativo se utilizó el medio de dispersión de las nanopartículas. 
 
 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
36 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. 
 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
37 
 
1. Caracterización de Polímeros. 
Las pruebas que se realizaron en la caracterización, dieron información general acerca de la materia 
prima que se consideró emplear en la fabricación de las nanopartículas. Además se realizaron con la 
intención de poder identificar en un futuro cercano, con el uso de herramientas diferentes, cambios 
producidos en la síntesis de las nanopartículas. 
A excepción del quitosano, que se disuelve en una solución ácida, el resto de los polímeros demostraron 
ser solubles en agua. En cuanto a su solubilidad en pH de seis y ocho, los únicos polímeros que tuvieron 
dificultad de disolverse en buffer de fosfatos de pH ocho, fueron las carrageninas, Gelcarin 812 NF y 
Gelcarin 911 NF. 
Los barridos espectrofotométricos NIR corresponden a los alginatos, Manucol y Keltone, a las 
carrageninas, Gelcarin 812 y 911 NF, y al STPP. Las diferencias entre los espectros, se observa 
aproximadamente por la longitud de onda de 1888 nm. Estos barridos presentan una tendencia que 
corresponde al espectro del agua mili-Q, con la que se prepararon las disoluciones, tal como se muestra 
en la figura 8. 
 
 
 
 
 
Figura 8. Comparación del espectro de agua mili-Q (amarillo), con los espectros de los polímeros en solución. 
La caracterización por UV-Visible, se realizó con el fin de observar si era viable la cuantificación del 
selenito de sodio por este método. Pero todos los polímeros y el selenito de sodio leen 
aproximadamente a 240 nm, como se muestra en la Figura 9. Por lo que no era una buena opción de 
cuantificación y se decidió por la espectroscopía de absorción atómica. 
1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500
-0.5062-0.4226
-0.3390
-0.2554
-0.1718
-0.0882
-0.0045
0.0791
0.1627
0.2463
0.3299
Wavelength
In
te
n
s
it
y
1888 2010 2132 2254 2376 2498
-0.0599
-0.0356
-0.0113
0.0130
0.0373
0.0616
Wavelength
In
te
n
s
it
y
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
38 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9. Barridos espectrofotométricos UV-Visible de los polímeros a utilizar y el selenito de sodio. 
2. Preparación de nanopartículas. 
 
Al realizar las formulaciones correspondientes al plan experimental exploratorio, se observaron que las 
formulaciones 8, 12, 18, 19, 20 y 30, presentaron turbidez. Que es una característica cualitativa de los 
nanosistemas, donde se observó mediante un láser la presencia de efecto Tyndall. Este efecto se debe a 
la emisión de la luz mediante las nanopartículas, que tienen la propiedad de reflejar y refractar la luz, lo 
que permite observar claramente el rayo luminoso, como se observa en la Figura 10[75]. Cabe mencionar 
que esta característica fue un criterio en la selección en las formulaciones que se caracterizarían 
posteriormente. 
 
 
 
 
Figura 10. Imagen del efecto Tyndall que presentan los sistemas nanopartículados. 
 
Sin embargo, después de un día de reposo las formulaciones 12, 19 y 20 presentaron precipitado y las 
formulaciones 21 y 29 generaron turbidez presentando efecto Tyndall. Finalmente, tal como se muestra 
en la Figura 11, las formulaciones 8, 18, 21, 29 y 30 (que se encuentran en color verde) fueron 
únicamente consideradas para caracterizarlas en cuanto al tamaño de partícula, potencial ζ e índice de 
polidispersión, y así explorar las condiciones de preparación de las nanopartículas. 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
39 
 
Figura 11. Fotografías de las formulaciones del diseño experimental exploratorio después de 1 día de reposo. 
Formulación 1 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH = 3.85 
Formulación 2 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.97 
Formulación 3 
 
Turbidez=Si 
Precipitado=Si 
pH= 5.52 
Formulación 4 
 
Turbidez= No 
Precipitado= Si 
pH= 5.84 
Formulación 5 
 
Turbidez= No 
Precipitado= Si 
pH= 3.82 
Formulación 6 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 5.40 
Formulación 7 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.63 
Formulación 8 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= No 
pH= 3.63 
Formulación 9 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.83 
Formulación 10 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.67 
Formulación 11 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.61 
Formulación 12 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.95 
Formulación 13 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.66 
Formulación 14 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.72 
Formulación 15 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.66 
Formulación 16 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.69 
Formulación 17 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.61 
Formulación 18 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= No 
pH= 3.61 
Formulación 19 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.65 
Formulación 20 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= Si 
pH= 3.66 
Formulación 21 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= No 
pH= 3.79 
Formulación 22 
 
Turbidez= No 
Precipitado= Si 
pH= 4.03 
Formulación 23 
 
Turbidez= No 
Precipitado= No 
pH= 3.67 
Formulación 24 
 
Turbidez= No 
Precipitado= No 
pH= 3.65 
Formulación 25 
 
Turbidez= No 
Precipitado= No 
pH= 3.65 
Formulación 26 
 
Turbidez= No 
Precipitado= No 
pH= 3.67 
Formulación 27 
 
Turbidez= No 
Precipitado= No 
pH= 3.60 
Formulación 28 
 
Turbidez= No 
Precipitado= No 
pH= 3.60 
Formulación 29 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= No 
pH= 3.84 
Formulación 30 
 
Turbidez= Si 
Precipitado= No 
pH= 3.68 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
40 
 
En la caracterización, se buscaba que las formulaciones tuvieran un tamaño de partícula no mayor a 500 
nm, un potencial ζ positivo aproximado o mayor a 30 mV y un índice de polidispersión entre 0.1 a 0.3. 
El potencial ζ fue la propiedad más relevante a considerar, ya que se desea que las nanopartículas sean 
mucoadherentes. Por lo que se buscaron valores de potencial ζ positivos, con la finalidad de generar una 
interacción electrostática con la carga negativa de la mucosa. La razón por la que se estableció un valor 
de 30 mV, fue porque es sabido que aproximadamente a este valor, el sistema es físicamente estable 
dada la repulsión de las cargas electrostáticas de las nanopartículas[28]. 
Otra característica medida, fue el índice de polidispersión. Este término en la técnica de Difractometría 
laser (DLS) que utiliza el equipo de Malvern, es usado para describir el ancho del pico de distribución del 
tamaño de partícula[76]. 
Se consideraron dos parámetros, el índice de polidispersión (PDI), que es un valor adimensionado y sin 
escala, y el porcentaje de polidispersión (%PD), que es calculado como (PDI)^1/2*100 [76]. Como regla 
general, se determina que valores menores a 0.05 o a un 20% de polidispersión, determinan sistemas 
altamente monodispersos, como en el caso de las soluciones estándar. Mientras que valores mayores a 
0.7 o mayor a 80% de polidispersión, indican que hay una enorme amplitud en el ancho de distribución 
del tamaño de partícula y que probablemente la técnica de DLS no es adecuada para poder estimar la 
polidispersión[77]. En resumen, esto indica que entre mayores sean los valores de %PD, existe mayor 
polidispersión del tamaño de partícula entre las nanopartículas existentes. 
En este proyecto al considerar un rango entre 0.1 y 0.3, se establece que al menos de un 70% a un 50% 
de las nanopartículas respectivamente, tengan un tamaño de partícula aproximada entre sí. 
En la tabla 7, se muestran los resultados de la caracterización de las formulaciones seleccionadas. Con 
respecto a su tamaño medio, se observó que los sistemas 8 y 18 tenían valores mayores a 500 nm. 
Además, su índice de polidispersión era mayor a 0.3, por lo que se descartaron. 
La relación entre estas dos formulaciones, incluyendo la No. 21 aunque no se descartó, fue el uso de 
quitosano de alto peso molecular. Que generó partículas con mayor tamaño, a comparación de las que se 
realizaron con quitosano de bajo peso molecular, como en las formulaciones 29 y 30. 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
41 
 
Entonces los sistemas 21, 29 y 30, presentaron las mejores propiedades, pues fueron los que tuvieron 
menor tamaño de partícula, potenciales ζ positivos y los mejores índices de polidispersión, tal como se 
muestra en la Tabla 7. 
 
 
 
 
 
Tabla 7. Caracterización de los sistemas que resultaron nanoparticulados del diseño experimental exploratorio. 
 
Particularmente la formulación 30 presentó las mejores características, pues tuvo el tamaño de partícula 
más pequeño y el mayor valor de potencial ζ. La formulación 29, tuvo el menor valor de índice de 
polidispersión. Y por último, la formulación 21 tuvo el mayor tamaño de partícula e índice de 
polidispersión, además del valor más bajo de potencial ζ. 
Es importante mencionar que debido a que se requerían pH menos ácidos por el posterior estudio de 
citotoxicidad, se observa que al utilizar amortiguador de pH de ocho se obtienen valores mayores de pH 
en las formulaciones. Como en el caso de la formulación 21 y 29. 
Por último, a partir de los factores comunes entre las formulaciones candidatas, se establecen las 
constantes experimentales que dan lugar a nanopartículas con las características deseadas. Las 
constantes fueron: 
 
a) Quitosan de bajo peso molecular. 
b) STTP como agente entrecruzante. 
c) Un volumen de 10 ml de solución de Quitosano. 
d) Un volumen de 2 ml de solución de STPP. 
e) Buffer de fosfatos pH de ocho. 
f) Un volumen de 0.2 ml de solución de tensoactivo. 
g) Tiempo de agitación de 5 minutos. 
No. 
Formulación 
Tamaño de 
partícula 
(nm) 
Índice de 
polidispersión 
Potencial 
zeta (mv) 
pH 
8 1273 0.506 ----- 3.63 
18 866 0.494 ----- 3.61 
21 462.9 0.254 15.4 3.79 
29 270.9 0.192 17.3 3.84 
30 217.9 0.202 18.3 3.68 
RESULTADOSY DISCUSIÓN 
42 
 
a. Optimización de la preparación de nanopartículas. 
 
Al establecer dichas constantes, surgieron nuevas variables a considerar en un nuevo diseño 
experimental. Que tenía como objetivo, optimizar las condiciones de obtención de las nanopartículas. 
Por lo que se estableció un diseño, considerando seis factores, dentro de las cuales el tipo de tensoactivo 
fue una variable categórica y las demás cuantitativas. Los factores con sus respectivos niveles se 
muestran en la Tabla 8. Obteniendo así, un plan experimental con 14 formulaciones, que se presenta en 
la Tabla 9. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 8. Factores experimentales para el plan experimental de optimización. 
 
 
 
 
Factor experimental Código Mínimo Medio Máximo 
Tipo de tensoactivo X1 Polivinil 
alcohol (PVA) 
------ Poloxamero 188 
Velocidad de agitación 
(rpm) 
X2 60 135 220 
Temperatura (C°) X3 4 25 46 
Concentración de STTP 
(mg/ml) 
X4 0.5 1 2 
Concentración de 
Quitosano (mg/ml) 
X5 0.5 1 2 
Modo de adición 
(goteo/segundo) 
X6 1 /1.37 
aprox. (con 
Jeringa) 
1/ 1.06 
aprox. (con 
pipeta) 
1/0.74 aprox. 
(con pipeta) 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
43 
 
 
 
Tabla 9. Plan Experimental de Optimización para la formulación de nanopartículas. Donde en el modo de adición las 
etiquetas: Pipeta es igual a 1gota/0.74 seg, Pipeta* es igual 1 gota/1.06 seg y jeringa es igual a 1 gota/1.37 seg. 
 
En este diseño experimental se consideró el uso del selenito de sodio y al yoduro de potasio, como 
principios activos de las formulaciones nanoparticuladas. El orden de adición fue el siguiente: 10 ml de 
una solución 2 mg/ml, 1 mg/ml o 0.5 mg/ml de quitosano; 0.2 ml de una solución 0.5% de tensoactivo; 
150 µl de una solución 96 mg/ml de yoduro de potasio; 0.5 ml de una solución 0.2 g/ml de selenito de 
sodio y por último 2 ml de una solución 2 mg/ml, 1 mg/ml o 0.5 mg/ml de STPP. 
Las formulaciones obtenidas del diseño experimental optimizado se muestran en la Figura 12. 
Posteriormente el análisis de la influencia de estas variables en las respuestas del tamaño de partícula, 
potencial ζ e índice de polidispersión, permitó optimizar las condiciones de operación y seleccionar una 
formulación prototipo. 
 
Formulación
Velocidad de 
agitación (rpm)
Tipo de 
tensoactivo
Modo de adición 
(goteo/seg)
Temperatura (C°)
Concentración de 
STTP (g/ml)
Concentración de 
Quitosano (g/ml)
1 40 Poloxamero 188 pipeta 4 0.002 0.0005
2 40 PAV pipeta 46 0.002 0.0005
3 40 Poloxamero 188 jeringa 4 0.0005 0.002
4 60 PAV pipeta * 25 0.001 0.001
5 80 Poloxamero 188 Pipeta 4 0.002 0.002
6 40 PAV Jeringa 4 0.0005 0.0005
7 80 Poloxamero 188 Jeringa 46 0.0005 0.0005
8 60 Poloxamero 188 pipeta * 25 0.001 0.001
9 80 Poloxamero 188 Jeringa 46 0.002 0.0005
10 80 PAV jeringa 4 0.002 0.002
11 80 PAV pipeta 4 0.0005 0.0005
12 80 PAV pipeta 46 0.0005 0.002
13 40 Poloxamero 188 pipeta 46 0.0005 0.002
14 40 PAV jeringa 46 0.002 0.002
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
44 
 
Figura 12. Fotografía de las formulaciones que conforman al diseño experimental de optimización. A) Formulaciones 
que presentaron turbidez y efecto Tyndall. B) Formulaciones que presentaron precipitado por inestabilidad del 
sistema. 
A partir de los resultados obtenidos en la caracterización de las formulaciones, que se muestran en la 
Tabla 10, se realizó el análisis mediante el procedimiento de modelos lineales generalizados. Donde se 
obtuvieron modelos estadísticos que describieron el impacto de las variables en las características de las 
nanopartículas, tal como se detalla en la tabla 11. Cabe mencionar, que las variables que predicen los 
modelos son estadísticamente significativas con un nivel de confianza de 95%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 10. Caracterización físico-química de las formulaciones del diseño experimental de optimización. 
 
No. de 
formulación 
Tamaño de 
partícula (nm) 
 Índice de 
polidispersión 
 Potencial z 
(mv) 
1 4054 0.6 0.3 
2 4199 1 ------ 
3 226.7 0.4 39.5 
4 214.5 0.2 12.7 
5 227.9 0.2 16.1 
6 4229 0.1 ------ 
7 3357 1.000 0.5 
8 273.8 0.2 14.1 
9 11210 1 0.3 
10 217.7 0.3 17.0 
11 2384 1.000 ------ 
12 483.7 0.2 18.8 
13 452.6 0.2 19.2 
14 293.1 0.3 18.1 
No 
14 
No
5 
No 
10 
No 
8 
No 
4 
No 
12 
No 
13 
No 
3 No 
1 
No 
2 
No 
6 
No 
7 
No 
9 
No 
11 
A) B) 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
45 
 
 
 
Variables 
dependientes 
Modelo R2 Rajustada 
% Error de 
predicción 
Tamaño de 
partícula (Y1) 
√( ) =18.0643 + 12.3996*(X4) + 11.8729*(X3) - 
12.5069*(X4*X3*X5) - 8.63097*(X5) + 44.5608*(Y2*X5) 
99.4% 98.71% 7.07% 
Potencial ζ (Y2) 
Y2 = 14.2447 - 4.89176*(X3) - 5.72976*(X4) + 8.84505*(X5) + 
5.35395*(X3*X4) 
99.6 % 99.32% 12.16% 
Índice de 
polidispersión 
(Y3) 
Y3 = 0.834443 + 0.139465*(X5*X4) - 0.141048*(X4) + 
0.56364*(Y1) 
86.7% 80.95% 38.86% 
 
Tabla 11. Determinación de los modelos de las variables dependientes. Donde X3 = Temperatura (°C), X4 = 
Concentración de STPP y X5= Concentración de Quitosano. 
 
A partir del porcentaje de error de predicción, se sabe que tan controlado se encuentra el proceso que 
genera las respuestas. Buscando que este valor se encuentre debajo del 10%. El modelo que corresponde 
al tamaño de partícula tuvo el menor porcentaje de error de predicción. Por lo que las variables 
consideradas impactaron de manera importante sobre el tamaño de partícula. De hecho se observa en la 
Figura 13(A), que los valores observados se ajustan al modelo. 
En comparación con el potencial ζ, este posee un error de predicción por arriba del 10%. Aunque el 
modelo se ajusta muy bien a una línea recta, como se muestra en la Figura 13 (B), con una R ajustada de 
99.32%, no se tienen completamente controladas las variables que determinan la respuesta. Se puede 
predecir las variables posiblemente no controladas, mediante los puntos atípicos en los gráficos de 
residuales, que más adelante serán detallados. 
 
En cuanto al modelo ajustado al índice de polidispersión, se dice que no existe un modelo que explique la 
respuesta. Puesto que los valores observados no se ajustan al modelo, como se observa en la Figura 13 
(C). Además, el error de predicción muy alto que presenta un valor de 38.86%, señala que no están 
completamente controladas las variables influyentes. Esto es, debido a factores que no están 
considerados en la ecuación y que forman parte del proceso de producción de las nanopartículas. Estas 
variables pudieran ser los fenómenos que posteriormente serán explicados, y que influyen en el tamaño 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
46 
 
de partícula produciendo poblaciones de nanopartículas con tamaños polidispersos. Recordando que se 
considera “monodisperso” cuando al menos un 80% de la población precisa un cierto tamaño. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13. Gráficos de los valores observados contra el modelo predicho del Tamaño de partícula (A), el potencial ζ 
(B) y el índice de polidispersión (C). 
 
 
 
 
Gráfica de SQRT(Tamaño_particula)
0 20 40 60 80 100 120
predicho
0
20
40
60
80
100
120
o
b
s
e
rv
a
d
o
Gráfica de potencial_z
-1 9 19 29 39 49
predicho
-1
9
19
29
39
49
o
b
s
e
rv
a
d
o
R
2
 = 99.6 % R
2
 = 99.36 % 
A 
B 
Gráfica de I_polidispersion
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
predicho
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
o
b
s
e
rv
a
d
o
R
2
= 86.7% 
C 
Predicho 
Gráfica de √(𝑇𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑡 𝑐𝑢𝑙𝑎) Gráfica de Potencial ζ 
Gráfica de Índice de Polidispersión 
Predicho 
Predicho 
O
b
se
rv
ad
o
 
O
b
se
rv
ad
o
 
O
b
se
rv
ad
o
 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
47 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14. Gráficos de residuos y de su probabilidad normal. (A) Gráfico de Residuos del modelo de potencial ζ. (B) 
Gráfico de probabilidad Normal de residuos del potencial ζ. (C) Gráfico de Residuos de modelo de Tamaño de 
Partícula.