El Diagnostico temprano de una enfermedad es considerado un reto en la medicina actual, ya que hoy en día contamos con lo necesario para llevarla a cabo. Una vez que se tiene el diagnostico medico completo es precisó un tratamiento adecuado para el paciente.

1. NANOTECNOLOGÍA EN EL DIAGNÓSTICO Y
TRATAMIENTO MÉDICO (JUNIO 2011)
José Siguencia Macero
Universidad Politécnica Salesiana
Facultad de Ingeniería Electrónica
Cuenca, Ecuador
esiguencia@est.ups.edu.ec
Nanosistema Definición Aplicaciones más
comunes
Resumen: El Diagnostico temprano de una Nanoliposomas Vesículas en las cuales Acarreadores de
enfermedad es considerado un reto en la un volumen acuoso que gran variedad de
medicina actual, ya que hoy en día contamos generalmente, contiene medicamentos,
el compuesto ctivo, es gentes de
con lo necesario para llevarla a cabo. Una vez
rodeado por una Contraste y
que se tiene el diagnostico medico completo es membrana fosfolipídica radiofármacos.
precisó un tratamiento adecuado para el similar a la membrana Se está
paciente. Al pasar de los días es importante la celular.. desarrollando una
investigación y la utilización de nanomateriales nueva generación
para los diferentes tipos de componentes capaz de incorporar
médicos, tanto en el diagnóstico temprano de fulerenos para
diversas enfermedades, como en su utilidad liberar
como acarreadores y liberadores de medicamentos no
solubles en agua
medicamentos, en el recubrimiento de
Nanoesferas Sistemas gel y Acarreadoras de
dispositivos de uso clínico, en el control de coloidales que medicamentos
infecciones y su posible intervención en terapia contienen una sustancia Agentes e contraste
génica. Éstas y futuras aplicaciones, así como activa, adsorbida en la para imagen.
los efectos debidos a su utilización, justifican superficie o disuelta en
profundizar en el papel de la nanotecnología en el interior de la
la actividad médica. partícula.
Nanocápsulas Sistemas vesiculares en Acarreadoras de
donde la sustancia medicamentos.
Palabras Clave: Diagnostico, Tratamiento,
activa está confinada en Agentes de
nanomateriales un núcleo lipídico o contraste para
acuoso y rodeada por imagen.
I. INTRODUCCIÓN una membrana
polimérica de una o
La nanotecnología es la ciencia involucrada múltiples capas.
en el diseño de materiales funcionales, Nanoemulsione Dispersiones de aceite Acarreadoras de
s y agua en la cuales la medicamentos
dispositivos y sistemas por medio del control de
fase dispersa está
la materia a escala nanométrica, 1 a 100 nm (1 formada por gotas de la
nm=10-9 m), dimensiones en las cuales las sustancia activa en
propiedades físicas, químicas y biológicas de los nanoescala. Son
materiales cambian drásticamente, lo cual estabilizadas en la
permite la interacción a nivel celular y superficie con una
molecular con alto grado de especificidad. La cubierta de surfactante
nanomedicina es la aplicación de la y co-surfactante.
nanotecnología a la medicina con el objeto de Tabla 1
ejercer control sobre las estructuras biológicas,
con precisión molecular y atómica, con el fin de Estos nanosistemas, así como otros no
mantener y establecer la salud; incluye mencionados, permiten el desarrollo de
aplicaciones en el diagnóstico, el tratamiento, la Novedosas, promisorias y fascinantes
monitorización y el control en diversas Posibilidades de la nanotecnología en El
funciones biológicas. Algunos de los diagnóstico y tratamiento médicos. Las
nanosistemas con claras aplicaciones biológicas siguientes son algunas de ellas. Son:
y médicas se incluyen en la tabla 1.
- Diagnóstico temprano. Los nanodispositivos
Utilizados como agentes de contraste en la
imaginología médica (especialmente, en
resonancia

2. Magnética, ecografía y tomografía) tienen claras alta sensibilidad y selectividad agentes químicos
ventajas sobre los agentes tradicionales en y biológicos. Los principales sistemas de
Cuanto a mejor dispersión óptica, incremento de nanodiagnóstico dentro de estas dos grandes
la biocompatibilidad, disminución en la áreas se recogen en la figura 1..
probabilidad de desnaturalización y,
especialmente, su capacidad de unirse, lo cual
los convierte en dispositivos con múltiples
funciones que se unen a las células blanco,
permiten la imagen para el diagnóstico y
acarrean medicamentos, permitiendo un
tratamiento específico y eficiente Merecen
mención especial los avances en el uso de
nanopartículas superparamagnéticas de óxido
de hierro para mejorar la sensibilidad de la
resonancia magnética en el diagnóstico
de lesiones metastásicas. La detección adecuada
de siembras tumorales en los ganglios linfáticos,
no sólo reduce el tiempo y las complicaciones
quirúrgicas para el paciente, sino que es esencial
para determinar el tratamiento a seguir.
Figura 1. A) Disoluciones de puntos cuánticos
Nanodiagnóstico de distintos tamaño. B) Esquema de un punto
cuántico, C) Imágenes de experimentos en los
que se han inyectado puntos cuánticos y como
El objetivo del nanodiagnóstico es la
se acumulan en células u órganos dañados.
identificación de enfermedades en sus estadios
iniciales en el nivel celular o molecular e,
idealmente, al nivel de una sola célula, mediante Control del sangrado. La nanotecnología
la utilización de nanodispositivos y sistemas de parece abrir una posibilidad interesante frente a
contraste. Una identificación temprana los métodos tradicionales de hemostasia (por
permitiría una rápida capacidad de respuesta y ejemplo, mediante presión, cauterización,
la inmediata aplicación del tratamiento utilización de fármacos, etc.) que generalmente
adecuado, ofreciendo así mayores posibilidades requieren condiciones específicas y no sólo
de curación. Los nanosistemas de diagnóstico se incluyen el vaso comprometido
pueden utilizar in vitro o in vivo. El diagnóstico (vasoconstricción) sino los de tejidos
in vivo normalmente requiere que los adyacentes, afectando el suminis. Envió de
dispositivos puedan penetrar en el cuerpo oxígeno y nutrientes a las células sanas. Se han
humano para identificar y (idealmente) ensayado soluciones nanohemostáticas que
cuantificar la presencia de un determinado disminuyen notablemente el tiempo de
patógeno o de células cancerígenas, por sangrado, preservan la integridad de las células
ejemplo. Esto conlleva una serie de problemas vecinas y permiten que sus componentes
asociados con la biocompatibilidad del material básicos (generalmente, aminoácidos) sean
del dispositivo, pero además requiere de un utilizados como materia prima en el proceso de
sofisticado diseño para asegurar su eficacia y regeneración
minimizar los posibles efectos secundarios. Por
su parte, el diagnóstico in vitro ofrece una Nanocirugía. El progreso de la nanotecnología
mayor flexibilidad de diseño, ya que se puede ha permitido el desarrollo de herramientas para
aplicar a muestras muy reducidas de fluidos practicar “intervenciones quirúrgicas” a nivel
corporales o de tejidos, a partir de los cuales se celular e, incluso, molecular: sistemas láser,
puede llevar a cabo una detección específica (de nanojeringas, nanopinzas, nanoalambres y
patógenos o defectos genéticos, p. ej.) en diversos dispositivos para manipulación
tiempos muy cortos, con gran precisión y electrocinética. Los sistemas láser, por ejemplo,
sensibilidad. Debido a estas diferencias introducidos en medicina hace cerca de 40 años
fundamentales, se prevé que la detección in para intervenciones a nivel macroscópico, se
vitro usando nanodispositivos llegue al mercado utilizan en pulsos de algunos nanojulios
de una forma mucho más rápida y se pueda (nanojoules) durante femtosegundos (1
consolidar más fácilmente que los métodos in femtosegundo=10-15 segundos) para la
vivo. Dentro del nanodiagnóstico, dos son las manipulación de células individuales u
principales áreas de trabajo: los nanosistemas de organelos subcelulares como componentes del
imagen y los nanobiosensores, dispositivos citoesqueleto, mitocondrias, disección de
capaces de detectar en tiempo real y con una cromosomas para inactivación de regiones

3. genómicas específicas, así como transfección de panorama en el diagnóstico y tratamiento
ADN sin destruir la estructura celular, médicos. Sin embargo, el uso de nanosistemas,
utilizando perforaciones transitorias en la a pesar de su capacidad para imitar los sistemas
membrana plasmática moleculares celulares normales en tamaño y
función y de sus potenciales beneficios, puede
• Control de infecciones. acarrear riesgos al desconocerse, en la mayoría
Las nanoemulsiones pueden utilizarse como de los casos, la reacción del cuerpo humano a
medio para la administración de vacunas por los mismos.
vía mucosa (por ejemplo, nasal u ocular) sin
necesidad de ser almacenadas en frío, lo cual es Nanotecnología en oftalmología
ventajoso en áreas rurales, por ejemplo. A pesar del hecho que la retina es una porción
Asimismo, aprovechando las propiedades bastante accesible del sistema nervioso central,
tóxicas de los metales, en particular la no hay virtualmente ningún tratamiento para la
producción de especies reactivas de oxígeno degeneración macular relacionada (AMD). La
(radicales libres) bajo luz ultravioleta, se han AMD Es una enfermedad retinal degenerativa
diseñado emulsiones con nanopartículas de que causa pérdida progresiva de la visión central
plata, útiles en la asepsia y antisepsia en y es la causa principal de la pérdida de visión
ambientes hospitalarios y extrahospitalarios, ya irreversible y ceguera legal en personas sobre
que inactivan la mayoría de los los 50 años de edad.
microorganismos, incluso el VIH-1. La
nanotecnología también puede utilizarse en el SUBRETINAL ELECTRONIC CHIPS
diagnóstico rápido de enfermedades infecciosas,
mediante el diseño de diversos biosensores que Este implante tiene por objeto sustituir la
detectan el ADN específico de un agente función de los fotorreceptores degenerados
infeccioso particular y las variedades resistentes directamente por la traducción de la luz que cae
a los antibióticos, lo cual permitiría la en el punto de la retina en pequeñas corrientes
instauración oportuna y precisa de la terapia que son proporcionales a el estímulo de luz.
antimicrobiana. Como se ha mencionado, las
nanopartículas servirían como liberadores
específicos de medicamentos y, además, se
estudia la posibilidad de que sean utilizadas en
terapia génica, para modificar el
comportamiento de parásitos . Además de las
anteriores aplicaciones es necesario mencionar
que los avances tecnológicos en los
instrumentos que permiten visualizar estructuras
nanométricas se han convertido en aliados de la
biología molecular. Recientemente, gracias a la
utilización del microscopio de fuerza atómica,
que provee nuevos métodos para el estudio
funcional de proteínas de membrana celular in Figura 2. Chip implantado en la retina
situ, se ha logrado una caracterización más
precisa del receptor tipo 1 de la angiotensina, así Nanobiosensores. Dentro del nanodiagnóstico,
como de otros subtipos de receptores, estos los principales dispositivos de análisis que se
conocimientos serán útiles, no sólo para están desarrollando son los nanobiosensores,
profundizar en el conocimiento de los dispositivos capaces de detectar en tiempo real,
mecanismos involucrados en el control de la sin necesidad de marcadores fluorescentes o
presión arterial mediante el uso de radioactivos y con una alta sensibilidad y
medicamentos que bloquean estos receptores, selectividad, todo tipo de sustancias químicas y
sino de las posibles aplicaciones de los mismos biológicas. Un biosensor es un dispositivo
a nivel neuronal, en las áreas cerebrales donde integrado por un receptor biológico (enzimas,
su expresión es abundante: los ensayos en ADN, anticuerpos, etc.) preparado para detectar
cultivos celulares de neuronas de corteza e específicamente una sustancia y un transductor
hipocampo, demostraron que el uso de o sensor, capaz de medir la reacción de
bloqueadores de receptores AT1 se relacionan reconocimiento biomolecular y traducirla en una
con la disminución de la acumulación de la señal cuantificable (fig. 3). Los dos
proteína amiloide tipo b de la enfermedad de constituyentes del biosensor están integrados
Alzheimer. Tal como se anotó, éstas son sólo conjuntamente y es precisamente esta íntima
algunas de las posibilidades de la unión la que le confiere a los dispositivos
nanotecnología que prometen cambiar el biosensores sus especiales características de

4. sensibilidad y selectividad. Otra de las invasivos y menos traumáticos. Además podrían
características fundamentales que hace ser fácilmente introducidos en el interior del
atractivos a los biosensores es la posibilidad de cuerpo humano, proporcionando datos mucho
realizar el análisis de la sustancia a determinar más fiables del estado de salud real de un
en tiempo real y de forma directa (sin necesidad paciente.
de marcador) a diferencia de cualquier analisis
biológico o clínico que siempre requiere un Conclusiones
marcador (ya sea fluorescente o radioactivo). El avance de la nanotecnología durante las
últimas décadas ha permitido grandes
desarrollos en muchos campos, incluidas las
ciencias de la salud. Los conceptos de la
nanotecnología se están aplicando en métodos
de diagnóstico más sensibles, sistemas de
terapia y de administración controlada de
fármacos, así como en herramientas que
permiten la regeneración de tejidos y órganos
dañados. El desarrollo de la nanotecnología es
esencial para una buena salud en el futuro ya
que con sus avances se podrá prevenir, tratar y
curar algunas enfermedades ya que si son
detectadas en el tiempo debido se podrán salvar
la vida de muchas personas. A futuro, estos
sistemas se integrarán en microchips
Figura 3. A) Esquema del funcionamiento de un implantables que podrán medir los parámetros
biosensor. B) Fabricación de nanobiosensores vitales del paciente y trasmitir esta información
con tecnología microelectrónica. El biosensor directamente a una estación central de datos,
esta formado por un transistor similar a los para tener controlado al paciente mientras éste
circuitos integrados de silicio y una capa hace su vida normal., los nanosensores que
bioreceptora para el análisis especifico. permiten detectar en fluidos biológicos
cantidades extremadamente bajas de moléculas
que revelan la existencia de cáncer u otras
Todo ello confiere a los biosensores la enfermedades.
posibilidad de realizar no sólo un análisis
cualitativo y cuantitativo, sino también la Referencias
posibilidad de evaluar la cinética de la
interacción (constante de afinidad, asociación,  Oftalmología / Portal de oftalmología
disociación, etc.) y, por tanto, elucidar los en cuba.
mecanismos fundamentales de dicha
interacción. Las técnicas de análisis de  Centro Latino-Americano e do Caribe
laboratorio más habituales, ya sea de sustancias de Informacion en Ciencias de Salud
químicas o biológicas, suelen ser laboriosas,  National Cancer Institute
consumen mucho tiempo y en la mayoría de la
ocasiones requieren personal especializado para
 Lacerda L, Bianco A, Prato M, et al.
su empleo. Frente a ellas, los biosensores
Carbon anotubes as nanomedicines:
ofrecen la posibilidad de hacer medidas directas,
from toxicology to farmacology. Adv
continuas, de forma rápida y con alta Drug Deliv Rev. 2006;58:1460-70.
sensibilidad. El término «nanobiosensor»
designa a los biosensores cuyas propiedades
 Moghimi SM, Hunter AC, Murray JC.
vienen moduladas por la escala nanotecnológica
anomedicine: current status and future
con la que están fabricados. Los
prospects FASEB J. 2005;19:311-
nanobiosensores pueden mostrar una
sensibilidad mucho mayor que la de los
dispositivos convencionales y además ofrecen
las ventajas del pequeño tamaño y la
portabilidad, lo que posibilita su utilización en
cualquier lugar, como el hogar o la consulta del
médico. Con estos nanodispositivos la cantidad
de muestra para hacer el análisis es
relativamente baja (de micro a nanolitros), lo
que significa que los métodos de extracción de
muestras de pacientes pueden ser menos