Fabricación de fármacos: la sonicación está dando forma al futuro de los medicamentos biogénicos
, Kathrin Hielscher, publicado en Noticias de Hielscher
Los ultrasonidos ya no son solo una herramienta de laboratorio. En la fabricación farmacéutica, la sonicación está surgiendo como una potente tecnología que permite producir fármacos biogénicos –medicamentos derivados de fuentes biológicas naturales que combinan eficacia y sostenibilidad–. Aquí presentamos los resultados de una nueva investigación sobre nanopartículas de oro sintetizadas mediante brócoli, que ilustra cómo el procesamiento ultrasónico conecta la química verde con el diseño avanzado de fármacos.
¿Qué ocurre cuando los ultrasonidos de alta intensidad se encuentran con la bioquímica vegetal?
Del brócoli a los fármacos biogénicos
La fabricación de fármacos biogénicos se basa en moléculas bioactivas como polifenoles, flavonoides, glucosinolatos y péptidos. Estos compuestos pueden actuar como agentes reductores, estabilizantes e incluso como grupos con actividad terapéutica. Sin embargo, su extracción y activación eficientes siempre han constituido un cuello de botella.
La cavitación ultrasónica favorece la síntesis de productos farmacéuticos biogénicos
En un estudio publicado recientemente, los investigadores demostraron que el extracto acuoso de brócoli puede utilizarse para sintetizar nanopartículas de oro con marcadas propiedades antioxidantes, cicatrizantes y anticancerígenas selectivas. Un aspecto fundamental es que la síntesis se realizó bajo irradiación ultrasónica utilizando el sonicador modelo UP200St de 200 vatios (Hielscher Ultrasonics, imagen de la izquierda). La sonicación no fue una etapa pasiva –fue la fuerza impulsora que permitió la rápida formación de nanopartículas, una distribución de tamaños controlada y superficies biofuncionales estables–.
En cuestión de minutos, la cavitación inducida por ultrasonidos creó microentornos localizados de alta energía. Estas condiciones aceleraron la reducción de los iones de oro y, al mismo tiempo, preservaron los delicados compuestos fitoquímicos responsables de la actividad biológica.
¿El resultado? Nanopartículas de oro uniformes y ultrapequeñas, recubiertas de biomoléculas derivadas del brócoli y adaptadas para uso biomédico.
Es precisamente aquí donde la sonicación industrial demuestra su potencial.
Síntesis verde de AuNPs utilizando extracto de Brassica oleracea. El extracto acuoso actúa como agente reductor y estabilizante durante el proceso de síntesis ultrasónica. Se añade ácido cloroáurico gota a gota al extracto de brócoli mientras se aplica sonicación con el sonicador UP200St, seguida de una incubación a 4◦C durante 24 h para permitir la formación de nanopartículas. A continuación, la suspensión coloidal se somete a una segunda sonicación y a centrifugación para eliminar los componentes que no han reaccionado, obteniéndose AuNPs purificadas con una dispersión estable.
Por qué la sonicación es importante en la fabricación de fármacos biogénicos
La sonicación introduce energía mecánica en los líquidos mediante la cavitación acústica –la formación y el colapso de burbujas microscópicas–. En la fabricación farmacéutica y biotecnológica, esto se traduce en varias ventajas decisivas:
- Mayor eficiencia de extracción
La sonicación rompe las paredes celulares vegetales y libera los compuestos bioactivos intracelulares de forma rápida y reproducible. En comparación con la extracción convencional, los rendimientos son mayores, el uso de disolventes es menor y los tiempos de procesamiento se reducen drásticamente. - Nanosíntesis controlada
En la síntesis verde de nanopartículas, la sonicación favorece una nucleación uniforme y limita el crecimiento descontrolado. Esto da lugar a distribuciones estrechas del tamaño de partícula, un parámetro crítico para la administración de fármacos, la biodistribución y la seguridad. - Condiciones de procesamiento suaves
La extracción y la síntesis ultrasónicas pueden realizarse a bajas temperaturas. Esto es relevante cuando se trabaja con biomoléculas termosensibles, como enzimas, antioxidantes o compuestos que contienen azufre, como el sulforafano del brócoli. - Escalabilidad y reproducibilidad
A diferencia de las reacciones químicas que dependen del lote, los procesos ultrasónicos se escalan de forma lineal. Con el equipo adecuado, los protocolos a escala de laboratorio pueden transferirse directamente a la producción piloto o industrial.
En resumen, la sonicación no solo es más rápida –también es más precisa–.
Análisis espectral UV–visible que confirma la formación de AuNPs sintetizadas utilizando extracto de Brassica oleracea var. italica. El pico de SPR a 560 nm indica que se ha logrado la reducción de Au3+ a Au⁰ y la formación de AuNPs estables recubiertas de compuestos fitoquímicos.
Sonicador UP200St con sonotrodo S26d7D y celda de flujo FC7GK para la preparación de niosomas en línea
Más allá de las nanopartículas: una tecnología de plataforma
Aunque las nanopartículas de oro constituyen un ejemplo convincente, las implicaciones del procesamiento ultrasónico se extienden mucho más allá de la nanomedicina.
La sonicación se aplica cada vez más a:
- la extracción de compuestos fitoquímicos para formulaciones inyectables y orales
- la emulsificación de vehículos de administración de fármacos de base lipídica
- la dispersión de productos biológicos y adyuvantes
- la activación de productos enzimáticos y derivados de la fermentación
En todos los casos, los ultrasonidos mejoran la transferencia de masa y la eficiencia de las reacciones sin introducir contaminantes químicos. Para los fármacos biogénicos, en los que el escrutinio regulatorio y la integridad biológica son primordiales, esta es una ventaja decisiva.
Un camino sostenible hacia el futuro
La fabricación farmacéutica está sometida a una presión creciente para reducir su impacto ambiental y, al mismo tiempo, mantener la innovación. Los fármacos biogénicos sintetizados y procesados mediante ultrasonidos cumplen ambos objetivos.
Se basan en recursos biológicos renovables. Minimizan el uso de reactivos peligrosos. Y, cuando se combinan con la sonicación industrial, su producción a gran escala resulta viable.
El estudio sobre nanopartículas de oro sintetizadas mediante brócoli pone claramente de relieve este cambio. La sonicación no fue un elemento accesorio –fue la tecnología que permitió transformar un extracto vegetal en un producto biomédico multifuncional–.
A medida que sigue creciendo el interés por los productos farmacéuticos verdes, la medicina regenerativa y las terapias dirigidas, el procesamiento ultrasónico está llamado a convertirse en una herramienta fundamental de fabricación. Y, con los sistemas de alto rendimiento de Hielscher, la transición del descubrimiento en el laboratorio a la producción industrial ya no supone un salto técnico –es un paso sencillo de ingeniería–.
La cuestión ya no es si los ultrasonidos tienen cabida en la fabricación de fármacos biogénicos. La verdadera cuestión es con qué rapidez los adoptará la industria.
Bibliografía / Referencias
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- Adel Mohammed Elbehery, Ibrahim Fouad Mohamed, Mahmoud Abdelrazek Ahmida (2025): Eco-Friendly Synthesis of Silver Nanoparticles Using Red Onion (Allium cepa L.) Peel Extract with Ultrasound and Their Efficacy as Antimicrobial Agents. Vascular and Endovascular Review, Vol.8, No.4s, 311-332.
- Ashassi-Sorkhabi H.; Rezaei-Moghadam, B.; Asghari, E.; Bagheri, R.; Abdoli L. (2017): Synthesis of Au Nanoparticles by Thermal, Sonochemical and Electrochemical Methods: Optimization and Characterization. Physical Chemistry Research, Vol. 3, No. 1, 2015. 24-34.
Preguntas frecuentes
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento, desde equipos de laboratorio hasta equipos de escala industrial.