Polysaccharide Extracted From the Fibrous Residue of the Pseudofruit of Anacardium Occidentale as a Promising Biomaterial for Scaffold Development

Resumen Técnico: Polisacárido de residuo fibroso de Anacardium occidentale para el desarrollo de andamios

Planteamiento del Problema
El procesamiento del pseudofruto del anacardo (Anacardium occidentale) genera un volumen significativo de residuos fibrosos, que normalmente se desechan o se utilizan como alimento para animales. A pesar de que este residuo es rico en polisacáridos y compuestos bioactivos, permanece en gran medida inexplorado para la extracción de biopolímeros adecuados para aplicaciones biomédicas. Concurrentemente, el campo de la ingeniería de tejidos busca polímeros naturales sostenibles, biocompatibles y biodegradables para reemplazar los materiales sintéticos en la producción de andamios (scaffolds). Este estudio aborda el doble desafío de la valorización de los residuos agroindustriales y la identificación de un nuevo biomaterial de bajo costo para el desarrollo de andamios.

Metodología
La investigación siguió un enfoque de múltiples etapas que involucró la extracción, la caracterización fisicoquímica y biológica, y la fabricación de andamios:

• Extracción: Los polisacáridos se extrajeron del residuo fibroso mediante un método de extracción con agua caliente seguido de precipitación con etanol. Se empleó un diseño factorial 2³ para optimizar las variables (tiempo, temperatura, concentración), utilizando el protocolo estándar de 5% (p/v) de residuo en agua a 90 °C durante 10 horas.
• Caracterización: El polisacárido extraído se sometió a un análisis exhaustivo:
  • Fisicoquímico: Análisis organoléptico, determinación de humedad, pH, solubilidad e índice de hinchamiento.
  • Estructural/Térmico: Espectroscopía de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), fluorescencia de rayos X (XRF) y análisis termogravimétrico (TGA).
  • Biológico: Actividad antioxidante in vitro (ensayo DPPH), actividad antibacteriana contra E. coli y evaluación de toxicidad utilizando náuplios de Artemia salina.
• Producción de Andamios: Los andamios se fabricaron mezclando el polisacárido de A. occidentale (1% p/v) con goma xantana en concentraciones variables (0.5%, 1% y 2% p/v) para formar hidrogeles. Estos fueron liofilizados para crear matrices porosas.
• Evaluación de los Andamios: Los andamios resultantes se analizaron mediante sus dimensiones físicas, arquitectura interna vía microtomografía computarizada (micro-CT) y SEM, y propiedades de mucoadhesión ex vivo utilizando tejido vaginal porcino.

Resultados Clave

• Rendimiento de Extracción: El proceso de extracción produjo un 2.54 ± 1.54% de polisacárido. El material resultante fue un polvo granular homogéneo, amarillento y sin olor, con bajo contenido de humedad (6.57 ± 0.05%) y un pH casi neutro (6.94).
• Propiedades Químicas y Estructurales: El FTIR confirmó la presencia de grupos funcionales característicos de los polisacáridos, incluyendo la tensión O–H (3000–3600 cm⁻¹), la tensión C–H (2900 cm⁻¹) y los enlaces glucosídicos (1000–1200 cm⁻¹). La XRF identificó potasio (K), calcio (Ca) y fósforo (P) como los elementos predominantes. El SEM reveló una morfología lamelar, de tipo placa, con superficies rugosas y aglomerados irregulares. El TGA indicó una buena estabilidad térmica, con la degradación inicial ocurriendo por encima de los 150 °C.
• Actividad Biológica: El polisacárido demostró actividad antioxidante con una CE₅₀ de 0.5688 ± 0.01 mg/mL. No mostró actividad antibacteriana contra E. coli a concentraciones de hasta 100 µg/mL. Las pruebas de toxicidad con Artemia salina indicaron baja toxicidad a concentraciones de hasta 2000 µg/mL, con una CL₅₀ de 11.283 µg/mL (24h) y 4.911 µg/mL (48h), aunque concentraciones más altas (4000 µg/mL) causaron una mortalidad significativa, probablemente debido al estrés físico (viscosidad) más que a la toxicidad química.
• Desempeño de los Andamios: Los andamios liofilizados exhibieron una forma cilíndrica y color amarillento. Los análisis de micro-CT y SEM confirmaron una estructura altamente porosa (>80% de porosidad) con poros interconectados. La porosidad estuvo inversamente relacionada con la concentración de goma xantana: el SCF-P1 (0.5% de xantana) mostró la mayor porosidad (96.06%), mientras que el SCF-P3 (2% de xantana) fue más compacto (88.31%).
• Mucoadhesión: Las pruebas ex vivo revelaron propiedades muco adhesivas moderadas. La formulación SCF-P1 exhibió la mayor fuerza de adhesión (0.0925 ± 0.0159 N·cm⁻²), mientras que las formulaciones con mayor contenido de goma xantana o aquellas cargadas con fluconazol mostraron una adhesividad reducida.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que el residuo fibroso del pseudofruto de Anacardium occidentale es una fuente viable y prometedora para la extracción de polisacáridos, ofreciendo una alternativa sostenible para la producción de biomateriales. El estudio demuestra que el polisacárido extraído posee la estabilidad fisicoquímica, la baja toxicidad y la capacidad antioxidante necesarias para servir como base para el desarrollo de andamios.

Los andamios resultantes lograron con éxito una alta porosidad y redes de poros interconectados, los cuales son críticos para la difusión de nutrientes, el intercambio de gases y la integración celular en la ingeniería de tejidos. Si bien las propiedades muco adhesivas fueron moderadas, los autores sugieren que el material es un fuerte candidato para aplicaciones de andamios, particularmente para sistemas de liberación de fármacos donde se desea una liberación controlada. El trabajo destaca el potencial para añadir valor económico y ambiental a la cadena de producción del anacardo al convertir los residuos agroindustriales en materiales biomédicos funcionales. El artículo concluye que una mayor optimización, como la modificación química o el uso de polímeros alternativos, podría mejorar el desempeño muco adhesivo para aplicaciones clínicas específicas.