Nanoproductos

La producción de lo diminuto

Por Martín Cagliani

Imaginen una pelotita diminuta, a una escala ya no sólo microscópica sino nanométrica, es decir, la millonésima parte de un metro. Es una pelotita que va a funcionar como transporte, llamémosle nanovehículo. Pelotita a la cual se le pegan moléculas por fuera, que tendrán las llaves indicadas para que ciertos tipos de células dejen entrar a la pelotita. Ahora, volvamos a un mundo macro, y veamos una simple gota. Allí hay millones de estas pelotitas. Esa gota, junto con otras más, son inyectadas en el cuerpo de una oveja y liberará a esos millones de pelotitas que adentro cargan una vacuna contra la brucelosis ovina. Eso es nanotecnología, al menos uno de los miles de casos que vuelven más eficientes a los productos en los que se utilizan.

Actualmente existen más de 20 empresas que trabajan con nanotecnología en Argentina, y cientos de investigadores se dedican a las aplicaciones que se pueden lograr gracias a trabajar con materiales a esta escala del nivel de los átomos y las moléculas. Manipular materiales en el rango de entre uno y cien nanómetros permite un mayor control sobre la materia. Posibilita crear aplicaciones que pueden mejorar y volver más eficientes todos los ámbitos de la industria. La tendencia actual apunta hacia la mejora de productos actuales mediante la nanotecnología, más que a la creación de nuevos nanoproductos.
“La nanotecnología está produciendo megafenómenos”, dijo Lino Barañao, ministro de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva, durante la apertura del encuentro Nanomercosur 2013 Nanotecnología para la Competitividad Industrial, que se llevó a cabo entre el 12 y el 14 de noviembre.
“A medida que tengamos más empresas capaces de incorporar los últimos desarrollos en nanotecnología –dijo Barañao–, vamos a cambiar el perfil del país, y vamos a generar trabajo de calidad. Vamos a poder incrementar el producto bruto per cápita. Es difícil pensar en su crecimiento de otra forma, simplemente, por ejemplo, a partir de la explotación de los recursos naturales.”

Agronanotecnología

En el Plan Argentina Innovadora 2020, lanzado por el Ministerio de Ciencia en marzo pasado, se incluían seis áreas en las que se debía innovar y orientar las actividades científicas y tecnológicas a fin de solucionar demandas concretas de la sociedad argentina. Esas áreas son energía, industria, salud, desarrollo social, ambiente y desarrollo sustentable, y agroindustria, que es la que nos ocupa.
“La nanotecnología puede hacer un aporte muy grande a la agroindustria desde el momento en el que pone a disposición nuevas tecnologías en el proceso de producción primaria, en ámbitos como la transformación, conservación, embalaje, inocuidad, etc.”, sostiene el Dr. Ricardo Sager, referente regional en nanotecnología del Programa Cooperativo para el Desarrollo Agroalimentario y Agroindustrial del Cono Sur (Procisur).
“Puede ayudar a mejorar desde la maquinaria utilizada en la producción, a través de superficies de contacto, optimizar la resistencia al desgaste con mejor respuesta a procesos de oxidación, hasta mecanismos de entrega de productos plaguicidas o fertilizantes en dosis mínimas y eficientes que reduzcan la contaminación ambiental”, agregó Sager, también miembro de la Fundación Argentina de Nanotecnología (FAN).
“También tiene incidencia en la generación de sensores de alta especificidad, bajo costo y mínimo tamaño, que combina materiales nanoestructurados y componentes micro o nanoelectrónicos, que reducen los costos de elaboración y de análisis, permitiendo una amplia gama de procedimientos de bajo precio y de amplia aplicación”, dijo Sager. “Desde el sector alimentario, la nanotecnología permitirá adicionar suplementos nutricionales en forma precisa, segura y que no modifiquen las características organolépticas de los alimentos procesados. La nanotecnología está abriendo caminos a nuevas aplicaciones, por lo que sus aportes todavía no conocen límites.”
El sector agroindustrial constituye el 25 por ciento de la industria manufacturera de nuestro país, y representa el 40 por ciento de las exportaciones. Su valor de producción se aproxima a los 177.000 millones de pesos y ofrece trabajo a 600.000 personas en todo el país.

Nanotecnología en Argentina

La FAN, así como el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva (MinCyT), trabajan para potenciar el área de los nanointermediarios, de las pequeñas y medianas empresas. Lo que se busca es que los investigadores del área pública tengan una comunicación fluida con las empresas. En pos de esta meta se ha lanzado el Programa NanoPymes, en la Argentina. Se trata de un programa de cooperación internacional firmado entre la Argentina y la Unión Europea. Con un presupuesto total de 19.600.000 euros, se busca fortalecer la investigación en el sector y el desarrollo de pymes vinculadas con el sector de las micro y nanotecnologías.
La nanotecnología tiene tres grandes áreas, la de los nanomateriales, los nanointermediarios y los nanoproductos, que son los más visibles, por ser los productos finales que se valen de la nanotecnología. Productos como las pinturas que se utilizan para los automóviles, por ejemplo, que mediante la nanotecnología se vuelven más duras, o resistentes al fuego, o con los paragolpes, para hacerlos más livianos. La nanotecnología ya se está utilizando, no es algo del futuro sino del presente, ya está en muchos ámbitos de nuestra vida diaria.
Pero es importante el área de los nanointermediarios, que vendrían a ser las pymes que se dedican a proveer a grandes empresas de los insumos mejorados mediante nanotecnología. Siguiendo el ejemplo anterior, serían los que producen la pintura especial y se la venden a las grandes automotrices. Ahora, estos nanointermediarios se valen de la otra gran área, que es la de los nanomateriales. En este sector es en el que trabajan los investigadores, y donde se producen ideas, como por ejemplo la vacuna de la que hablábamos al inicio, que se basa en una molécula diseñada y patentada por investigadores del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA).

Nanovacunas

“Nuestra investigación es sobre una vacuna, que estuvimos trabajando con gente de Estados Unidos, de la Universidad de Northestern, Boston”, nos contó la Dra. Ana Laura Zamit, investigadora del INTA, y disertante de la Nanomercosur 2013. Junto con los investigadores estadounidenses, diseñaron una molécula que puede volver doblemente eficiente una vacuna contra la brucelosis ovina. No sólo haría que se necesite menos material para las inoculaciones, sino que también sería más eficiente en proteger a la oveja en cuestión.
Zamit, junto con sus colegas del INTA, trabajan con lo que se conoce como nanovehículos. Se trata de un objeto o partícula de tamaño de entre 1 y 100 nanómetros, que puede ser un polímero, una micela o un liposoma. Hoy en día, estos últimos se utilizan mucho en nanotecnología y en biotecnología, como transportadores de sustancias entre el exterior y el interior de las células. Estas sustancias pueden ser medicamentos o cosméticos.
“A un liposoma podés hacerle que transporte material genético y que lo lleve a una célula. O podés, agregándole moléculas por afuera, hacer que los reconozca específicamente un tipo de célula, no cualquiera”, explicó Zamit. “Lo reconoce porque las células tienen receptores, es como si tuviesen llaves y cerraduras, entonces tienen de éstas para distintas cosas. En este caso, nosotros diseñamos la llave, entonces la cerradura para esta llave solamente la tiene un tipo de células, no todas las células del cuerpo. Entonces, es como que el vehículo va con esta llave y va probando cada cerradura, y en donde abre, entra”, agregó Zamit.
Es decir, no es que sean teledirigidos a control remoto, sino que el vehículo tiene esas llaves, y dentro del cuerpo circula por donde sea que lo hayan inyectado, y en esa zona será reconocido. “Uno manda el nanovehículo, el liposoma, en unas gotas que van a tener un montón de esas pelotitas nano que son los liposomas, y son huecos, entonces en unas pocas gotas, medio mililitro, se ponen millones, y esas pelotitas, en la parte de afuera, van a tener varias de esas moléculas, y las células a su vez tienen varias de esas cerraduras.”
El antígeno de una vacuna apunta exclusivamente a las células dedicadas a la defensa, las del sistema inmune, pero en las vacunas comunes ese antígeno se dispersa por todas las células del cuerpo, como las musculares, por ejemplo, desperdiciando mucho material.
La molécula patentada por el grupo de Zamit permite que esto no suceda, ya que va pegada al liposoma, el nanovehículo, y hace de portera. El antígeno de la vacuna en cuestión va dentro del liposoma. La molécula pegada fuera de éste es la encargada de decir en qué célula debe entrar y descargar el antígeno.
“Las demás células no lo ven. Sí lo van a ver las del sistema inmunológico, y van a dejar entrar su llave en la cerradura, las células dendríticas. Estas células toman esa vacuna del liposoma y generan la defensa”, explicó Zamit. “Así la vacuna va directo a quien es el encargado de defender.” Es doblemente eficiente, se necesita menos material y se desperdicia menos. Lo que permite ahorrar tiempo y dinero. En el área de la veterinaria el costo es más que importante, ya que para una vaca algo de 100 pesos ya no lo van a querer poner, y en una oveja, menos.
Justamente, las primeras pruebas de esta molécula las están realizando con una vacuna contra la brucelosis ovina, que es una problemática común en la Patagonia. Se realizarán las primeras pruebas en el campo de experimentación de Bariloche, junto al investigador Carlos Robles, experto en el tema.

Bionanocompuestos

Otros grupos de investigadores, como los del área de ecomateriales del Intema (Instituto de Investigación en Ciencia y Tecnología y Materiales), de Mar del Plata, trabajan con lo que se conoce como bionanocompuestos, en particular con nanomateriales que se obtienen a partir de los desechos que quedan tras las cosechas, la biomasa. Lo que un productor puede ver como basura puede terminar reciclado como materia prima para nanomateriales. “Por ejemplo, dice la doctora Mirta Aranguren, plásticos reforzados con fibras de madera que se usan en la industria de la construcción o plásticos con agrofibras (plantas anuales) que se usan en la industria automotriz.” Aranguren es coordinadora del área antes citada del Intema, profesora titular de la Universidad Nacional de Mar del Plata e investigadora principal del Conicet.
Aranguren, quien también disertó en la Nanomercosur 2013, trabaja con compuestos a los que se les incorporan elementos de tamaño nanométrico, que en este caso son nanopartículas o nanofibras. Son de origen biológico, por lo tanto renovables, biocompatibles y biodegradables.
“Nosotros hemos trabajado con cristales de nanoalmidón y con cristales de nanocelulosa, como refuerzo y para mejorar las propiedades de barrera a gases y vapores”, nos explicó Aranguren. “La ventaja de estos materiales es que se obtienen de fuentes renovables, que están disponibles en cualquier parte del mundo y en grandes cantidades. Nuestra división se dedica a investigar y desarrollar materiales basados total o parcialmente en la biomasa, vegetal o animal. Es por eso que nuestras fuentes de polímeros son los carbohidratos, las proteínas y los lípidos, y frecuentemente usamos fibras vegetales o de madera como refuerzos o cargas.”
Un producto visible a todo el mundo son esos revestimientos o envolturas que protegen los alimentos. Mediante los bionanocompuestos, Aranguren y su equipo han logrado reforzar las envolturas para alimentos o para productos de limpieza, fertilizantes, etc. Este tema fue una colaboración con el laboratorio de Materiales Compuestos del Departamento de Física de la UBA, y el Conicet gestionó una patente nacional con extensión internacional. Mediante diferentes nanomateriales obtenidos a partir de la biomasa, el equipo de Aranguren ha logrado obtener diferentes nanofibras que permiten reforzar estos envoltorios, mejoran las propiedades de barrera, a la vez que mantienen la transparencia. Son aplicaciones altamente comercializables.

Nanoagro despierta

El área de agroalimentos y agroindustria es una de las áreas definidas como prioritarias para la implementación de la nanotecnología por el Ministerio de Ciencia. Pero por ahora la utilización de la nanotecnología en esta área se encuentra en un estado incipiente, se está aplicando de forma limitada.
Uno de los problemas al que se enfrenta la nanotecnología aplicada al agro es el de las regulaciones. Una gran diferencia entre la utilización en electrónica, por ejemplo, es la parte regulatoria. “Tenés un montón de etapas de prueba, in vitro, con animales, muchas pruebas antes de llegar al producto final”, nos comentó Zamit.
“Están faltando las regulaciones específicas que se exigen para otros temas en la producción de medicamentos y alimentos”, explicó Ricardo Sager. “Por otro lado, mucho del desarrollo que se está llevando a cabo por lo general no se publicita hasta no tener productos disponibles para registrar, patentar y comercializar. Aun así, todo indica que se está incubando un gran potencial de generación a mediano plazo de procedimientos de diagnóstico, de entrega de medicamentos y plaguicidas, donde la nanotecnología hace un aporte clave.”

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Hechos científicos del año

Una terapia contra el cáncer, el hecho científico de 2013

Washington. Agencias - 20/12/13

Los avances en inmunoterapia contra el cáncer figuran en el primer puesto entre los 10 principales hechos científicos del año, según los editores especializados de la revista estadounidense “Science”. Esta es la lista completa: Claves de la inmunoterapia.
La inmunoterapia es una estrategia para enfrentar el cáncer que se investiga desde hace décadas, pero que recién este año mostró por fin todo su potencial. “Ha comenzado un nuevo capítulo en la investigación y el tratamiento del cáncer”, menciona la publicación en el artículo que detalla los motivos de la elección. En este tipo de terapia no es el tumor el que está en primer plano, sino el sistema inmunitario. El método busca hacer que las células del mismo combatan el cáncer. Sin embargo, se trata de una metodología que sólo ha sido probada con unos pocos tipos de cáncer (melanoma y páncreas, entre otros) y aún de forma incompleta. Su desarrollo se remonta al descubrimiento, a finales de los años 80, de un receptor de las células T, el CTLA-4. Una molécula que juega un papel fundamental en regular el sistema inmunitario.
Cerebro autolimpiante.
Este año se descubrió que el cerebro se limpia y repara durante el sueño. Con experimentos en ratones, los científicos develaron que, durante el sueño, el cerebro amplía los canales entre las neuronas. En opinión de los expertos, ése es el principal motivo por el que los seres humanos necesitamos dormir.
Mini-órganos multifunción. El desarrollo in vitro de hígados, riñones o cerebros en tamaño mini sorprendieron. Algún día servirán para realizar investigaciones y podrían reemplazar el uso de animales en laboratorio.
Microbios en el cuerpo. Se demostró la influencia de los microbios que viven en el cuerpo humano. Así, ciertas bacterias del intestino pueden causar una forma grave de malnutrición. La revista subraya que la medicina tiene que estudiar más la función de esos microorganismos en futuros tratamientos.
Clonación de embriones.
Investigadores estadounidenses consiguieron, por primera vez, clonar embriones y extraer células madre de ellos. Para lograrlo utilizaron un método que fue el que llevó a la creación de la oveja Dolly, aunque su intención manifiesta no es, aclararon, producir clones humanos. Para su polémico estudio los científicos utilizaron una solución que contiene cafeína.
La estructura CRISPR. El descubrimiento de la estructura CRISPR, una técnica de modificación de genes, fue celebrado por parte de la comunidad científica. Más de una decena de grupos de investigación la utilizó para modificar el genoma de plantas, animales y células humanas. Se cree que esta estructura servirá como una especie de escalpelo para la manipulación de genes individuales.
Cerebro transparente.
Una nueva técnica para fabricar tejido cerebral, CLARITY, facilitará el trabajo de neurobiólogos: el método hace que los tejidos se vuelvan transparentes y permite explorar el cerebro como nunca antes. “Transformó por completo la forma en que los investigadores ven ese órgano”, dice la revista Science.
Vacunas más efectivas. La biología estructural se utilizó por primera vez en la producción de una vacuna durante este año. De ese modo, se logró mejorar la efectividad de una de ellas contra una enfermedad infantil.
Paneles solares accesibles.
Un nuevo material, las células fotovoltaicas perovskita, permite producir paneles solares en forma más barata y con un método de fabricación más sencillo.
Radiaciones cósmicas. Completa la lista un hallazgo de la astronomía. Los investigadores consiguieron en 2013 probar la hipótesis que se tenía desde hace décadas de que el polvo de las estrellas que explotan produce radiación cósmica.

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Vacuna gratuita para adultos

Tres pinchazos para terminar con una enfermedad

La Argentina es, desde 2012, el único país latinoamericano donde la vacuna contra la hepatitis B es universal, para todas las edades. La vacunación obligatoria en niños logró una reducción drástica entre quienes tienen menos de 21 años.

Por Pedro Lipcovich

Es como si se hubiera descubierto la vacuna contra el sida y se ofreciera gratis pero muchos, por desconocimiento o distracción, no se la aplicaran: en la Argentina, desde hace más de un año, se ofrece a todos los adultos la vacuna contra la hepatitis B –que se transmite por vía sexual, es hasta cien veces más contagiosa que el VIH/sida y puede conducir a la cirrosis y el cáncer de hígado–, pero “la demanda es claramente subóptima”, según la terminología utilizada desde el Ministerio de Salud para advertir que, hasta ahora, sólo se administró menos de un tercio de las dosis adquiridas. En cambio, entre los jóvenes de hasta 20 o 21 años la incidencia de la enfermedad cayó, a causa de la incorporación de la vacuna, desde hace varios años, al calendario de inmunización en la infancia. Algo parecido sucedió con la hepatitis A, desde que en 2005 se implantó la vacunación para toda la población infantil. La Organización Mundial de la Salud hizo un llamado para “tomar medidas contra la hepatitis”, que en sus cinco formas causa casi un millón y medio de muertes al año en el mundo pese a que “puede ser controlada con medidas simples”.

 

En El Impenetrable chaqueño, la campaña de vacunación contra la hepatitis B fue masiva.

Imagen: Télam

 

“Desde el 28 de julio de 2012, la Argentina se convirtió en el primer país latinoamericano en disponer la vacunación universal contra la hepatitis B, independientemente de la edad –recordó Carla Vizzotti, directora del Programa Nacional de Control de Enfermedades Inmunoprevenibles del Ministerio de Salud de la Nación–. Se aplican tres dosis: la segunda, un mes después de la primera, y la tercera a los seis meses. Pero –aclaró la funcionaria– ése es sólo el intervalo mínimo: si alguien recibió una o dos aplicaciones y dejó pasar más tiempo, no hace falta que reinicie la serie y alcanza con que se aplique las dosis faltantes. O bien, si alguien no está seguro de haber recibido alguna dosis de esta vacuna, no hay perjuicio en que se aplique las tres dosis.” Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), “la vacuna contra la hepatitis B es el principal pilar de la prevención de esta enfermedad; es eficaz en más del 95 por ciento de los casos; la protección dura al menos 20 años y posiblemente persiste toda la vida”.
Sin embargo, advirtió Vizzotti, “la demanda de la vacuna en adultos es claramente subóptima: la Argentina adquirió 18 millones de dosis, correspondientes a seis millones de esquemas de vacunación, y hasta ahora se aplicaron alrededor de cinco millones de esas dosis. La vacuna debe estar disponible en todas las provincias, en todos los hospitales y centros de vacunación; es necesario que todos los equipos y profesionales de la salud lo tengan presente y que la población se entere, para que realmente demande la vacuna”. La funcionaria destacó que “el diez por ciento de los casos de hepatitis B evoluciona a hepatitis crónica; de éstos, el 30 por ciento conduce a cirrosis, que a su vez puede evolucionar a cáncer de hígado. Se estima que el dos por ciento de la población argentina puede haber tenido contacto con el virus de la hepatitis B, lo cual hace un total de 800 mil personas”.
La población que sí está protegida es la de los niños y jóvenes de hasta 20 años que cumplieron con el calendario de vacunación: “El recién nacido recibe la primera dosis dentro de las 12 horas de vida, para disminuir el riesgo de contagio en el canal de parto si la mamá estuviera infectada; después, a los dos, cuatro y seis meses, como parte de la vacuna quíntuple –precisó Vizzotti–. Este esquema se aplica desde el año 2000 y, desde 2003, los chicos de 11 años que no completaron el esquema también reciben la vacuna. Por eso la generación de chicos de hasta 20 o 21 años ya está vacunada o tendría que estarlo, y efectivamente vemos que los casos de hepatitis B han caído en los jóvenes de esa edad. Pero no todavía entre los adultos.”
Según la información oficial de la OMS, “el virus de la hepatitis B (VHB) se transmite por contacto directo de sangre a sangre o a través del semen o las secreciones vaginales de una persona infectada. Los modos de transmisión son los mismos que los del VIH, pero el VHB es entre 50 y 100 veces más infeccioso. A diferencia del VIH, el VHB puede sobrevivir fuera del organismo durante siete días como mínimo, y en ese lapso todavía puede causar infección si penetra en el organismo de una persona no protegida por la vacuna”. En cambio, “el VHB no se transmite por alimentos o agua contaminados, y tampoco en contactos ocasionales en el lugar de trabajo”, aclara la OMS, y puntualiza que “el período de incubación medio es de 90 días, pero oscila entre 30 y 180. El virus se puede detectar a los 30-60 días de la infección”. Además, “otras acciones importantes para cortar la transmisión de la hepatitis B incluyen no compartir cepillos de dientes, cortauñas o agujas, y el uso de preservativo, que también previene otras infecciones de transmisión sexual”.
Rafael Mazin, asesor principal en hepatitis, VIH y enfermedades de transmisión sexual de la Organización Panamericana de la Salud (OPS/OMS), señaló que “hay poblaciones que estadísticamente pueden tener más riesgo de exposición al VHB: personas que hacen trabajo sexual, hombres que tienen sexo con hombres, mujeres trans y usuarios de drogas inyectables o no inyectables, ya que estas últimas pueden facilitar la aparición de conductas de riesgo; también los profesionales de la salud, especialmente en urgencias, cirugía y traumatología; y suele dejarse de lado el riesgo para los estudiantes de medicina u otras carreras, que, en sus prácticas clínicas, pueden pincharse y exponerse a fluidos contaminados”. De todos modos –subrayó Vizzotti–, “la hepatitis B, como cualquier enfermedad de transmisión sexual, puede afectar a cualquiera. Defendemos la vacunación universal en el marco de desestigmatizar estas enfermedades: el estigma supone que le va a pasar a otro, no a uno, y lleva a disminuir los cuidados”.

De la A a la D

“Desde este año, Colombia y Paraguay comenzaron a implementar la ‘estrategia argentina’ de prevención contra la hepatitis A, que consiste en incluir en el calendario oficial una dosis de la vacuna contra este virus, que se aplica a los 12 meses de vida –contó Vizzotti–. Este abordaje se adoptó en 2005, cuando tuvimos un brote con más de 60 mil casos. En 2012, hubo menos de 500 casos, una reducción superior al 90 por ciento. Al bajar la circulación del virus, la enfermedad también cayó entre la población general. La hepatitis A era la principal causa de hepatitis fulminante, a su vez el principal motivo de trasplante hepático: desde 2005 no hizo falta ningún nuevo trasplante hepático por esta causa.” El Ministerio de Salud precisa que “el virus de la hepatitis A se contrae cuando una persona come alimentos o toma agua que está contaminada con el virus o tiene contacto cercano con una persona que está infectada”.
Hay otras tres formas de hepatitis que pueden afectar al ser humano. Para la hepatitis C no existe todavía vacuna, pero “se puede curar con antivíricos”, según la información oficial de la OMS. “Se transmite por el contacto con la sangre de una persona infectada”, por “jeringas contaminadas”, por “relaciones sexuales con una persona infectada”, o en el parto si la madre está infectada. La OMS subraya que “la hepatitis C no se transmite por la leche materna, los alimentos ni el agua; tampoco por contacto social, besos y abrazos o compartir alimentos o bebidas con una persona infectada”. En el 80 por ciento de los infectados no produce síntomas, y en el resto “puede ir desde un padecimiento leve hasta una afección grave y permanente”.
La hepatitis D “se da sólo en personas previamente infectadas con hepatitis B, particularmente en ciertas poblaciones de la cuenca amazónica”, señaló Mazin, desde la OPS. En cuanto a la hepatitis E, “se la considera una enfermedad emergente: es un virus recientemente descubierto, que estamos empezando a conocer. Nos inquieta porque puede ocasionar cuadros graves en mujeres embarazadas”, contó Mazin. Este virus se transmite en forma parecida al de la hepatitis A.
La OMS emitió una declaración que “insta a los gobiernos a tomar medidas contra la hepatitis, que da lugar a 1,4 millón de muertes cada año”, pero que “puede ser controlada con medidas simples como mantener una buena higiene, evitar el consumo de alimentos y agua contaminados, vacunarse contra la hepatitis B, practicar sexo con protección y no compartir equipos de inyección o perforación del cuerpo”.

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