SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 15
Baixar para ler offline
Nanomedicina y Aplicaciones

Ms. Ing. Jairo E. Márquez D.

Introducción

La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación
y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de
la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la
materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a esta escala, presenta
fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la
nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco
costosos con propiedades únicas.

La nanotecnología es     un   campo     de
las ciencias aplicadas dedicados al control
y manipulación de la materia a una escala
menor que un micrómetro, es decir, a nivel
de átomos y moléculas (nanomateriales).
Lo más habitual es que tal manipulación se
produzca en un rango de entre uno y
cien nanómetros. Se tiene una idea de lo
pequeño          que       puede       ser
un nanobot sabiendo que un nanobot de
unos 50nm tiene el tamaño de 5 capas
de moléculas o átomos -depende de qué
esté hecho el nanobot.

Fig. 1. En el futuro, la nanotecnología podría
usarse para combatir las enfermedades. C. Anderson/Getty Images.

Nano es un prefijo griego que indica una medida (10-9 = 0,000 000 001), no un
objeto; de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la
materia con la que trabaja.

Nanomedicina

La nanomedicina es la rama de la medicina que aplica los conocimientos
de nanotecnología en las ciencias y procedimientos médicos. En teoría con la
nanotecnología se podrían construir pequeños nano robots nanobots que serían
un ejército a nivel nanométrico en nuestro cuerpo, programados para realizar casi
cualquier actividad.1


1
 Freitas, Robert A., Jr. (2005). "Current Status of Nanomedicine and Medical Nanorobotics". Journal of
Computational and Theoretical Nanoscience 2: 1–25.
Por ejemplo, una de las aplicaciones más prometedoras sería la habilidad de
programar estos nanobots para buscar y destruir las células responsables de la
formación del cáncer.2 Los nanobots de la nanomedicina podrían producirse con la
función de restructurar o reparar tejidos musculosos óseos. Las fracturas podrían
ser cosa del pasado, los nanobots podrían programarse para identificar fisuras en
los huesos y arreglar éstos de dos formas; realizando algún proceso para acelerar
la recuperación del hueso roto o fundiéndose con el hueso roto o inclusive las
dos,3 y así con infinidad de enfermedades de varios tipos disolviendo sustancias
de múltiples variedades según, en sangre o en la zona a tratar específicamente,
inyectando pequeñas cantidades de antibióticos o antisépticos en caso
de resfriados o inflamaciones, etc.




Fig. 2. La nanomedicina presenta nuevas opciones de tratamientos terapéuticos, que
indiscutiblemente van a reemplazar a muchas técnicas y tratamientos de la medicina
convencional.

Actualmente,      las nanopartículas de plata se   están      usando       como
desinfectantes y antisépticos, en productos farmacéuticos y quirúrgicos, en ropa


2
 Nie, Shuming, Yun Xing, Gloria J. Kim, and Jonathan W. Simmons. "Nanotechnology Applications in
Cancer." Annual Review of Biomedical Engineering
3
    Drexler, K. Eric 1986. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology.
interior, guantes, medias y zapatos deportivos, en productos para bebés,
productos de higiene personal, cubiertos, refrigeradores y lavadores de ropa. Un
problema derivado de estas aplicaciones es su impacto ambiental, ya que en
2005, un estudio encontró que la plata en nanopartículas es 45 veces más tóxica
que la corriente y además, en 2008, otro estudio indicó que pueden pasar
nanopartículas sintéticas a los desagües, con fuerte toxicidad para la vida
acuática, eliminando también bacterias benignas en los sistemas de drenaje. 4

Nanotecnología aplicada a la nanomedicina

Una de las vertientes más prometedoras dentro de los potenciales nuevos
avances tecnológicos en la medicina. Se considera que determinados campos
pueden ser objeto de una autentica revolución, especialmente: monitorización
(imágenes), reparación de tejidos, control de la evolución de las enfermedades,
defensa y mejora de los sistemas biológicos humanos; diagnóstico, tratamiento y
prevención, alivio del dolor, prevención de la salud, administración de
medicamentos a las células, etc. etc. Todos ellos constituirían nuevos avances
tecnológicos en la medicina que la posicionarían en una nueva era científica y
asistencial.

La descripción de algunos últimos avances científicos lleva a lo que hace poco
sería considerado ciencia ficción dentro de la Medicina. Biosensores, nuevas
formas de administrar medicamentos más directas y eficaces y el desarrollo de
nuevos materiales para injertos, entre otras, son algunos de los avances en lo que
se trabaja en la actualidad en multitud de laboratorios de los centro de
nanotecnología en todo el mundo.

El siguiente párrafo recoge de forma clara algunas de sus aplicaciones:

La posibilidad de diseñar sensores que se activan cuando cambien determinadas
constantes biológicas cambian. Por ejemplo, los pacientes diabéticos podrían
verse favorecidos al recibir insulina encapsulada en células artificiales, que la
dejen salir cuando aumente la glucosa en la sangre.

Esto también permite realizar exámenes en forma muy sencilla, incluso en la casa
para un autodiagnóstico. “Los biosensores se han utilizado para muchas
aplicaciones, por ejemplo, para detectar la presencia de ántrax (...) La silicona
porosa también puede utilizarse como sistema de administración de
medicamentos inteligentes. A diferencia de la tradicional, es biocompatible y no
tiene efectos tóxicos. La característica de porosa fue creada con nanotecnología.
Además con ella se pueden hacer injertos. “Es una plataforma espectacular, muy
útil y además la silicona es barata”, afirma Ford.... Otros vehículos son los
dendrímeros que consisten en polímeros con ramificaciones. Cada cabo puede
tener distintas propiedades. Los dendrímeros podrían tragarse y realizar diferentes


4
    Ribeiro, Silvia 2008. "Balas de plata tóxicas"; La Jornada, México, 8 de noviembre de 2008.
funciones bastante complicadas, como buscar daños dentro del organismo y
repararlos.




Fig. 3. Determinadas proteínas, nanopartículas y vectores virales, son algunas de
las herramientas que la nanomedicina está manipulando y desarrollando, que
prometen revolucionar los tratamientos terapéuticos aplicados en la actualidad
para combatir el cáncer.

El objetivo del Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos es utilizar la
nanotecnología, para eliminar, antes de 2015, las muertes y el sufrimiento
causados por el cáncer. Las investigaciones actuales se centran en como utilizar
la nanotecnología para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para
diagnosticar, comprender y tratar el cáncer.

La nanomedicina se convierte así en una rama fundamental de las prometedoras
aplicaciones de la nanociencia. Probablemente una de las de mayor alcance para
el ser humano. No son pocos los que alertan de riesgos no despreciables que
pueden estar ligados a estos avances.
La prueba de cáncer de próstata más rápida 5

“Resultados de la prueba de cáncer de próstata en 15 minutos”

En unas oficinas en Woburn, Massachusetts, un voluntario prestó su dedo para un
pequeño pinchazo. La gota de sangre se recogió en un cuadrado de plástico
fabricado especialmente para tal fin, se introdujo el plástico en un cartucho de
microfluidos del tamaño de una tarjeta de crédito y se metió en un lector especial.
Quince minutos más tarde, el dispositivo muestra el nivel del antígeno específico
para el cáncer de próstata (PSA) del voluntario, una proteína que se utiliza para
supervisar una posible reaparición del cáncer de próstata después del tratamiento.

La rapidez de resultados es posible gracias a una novedosa tecnología de
microfluidos desarrollada por la compañía Claros Diagnostics, que espera hacer
realidad la detección rápida de PSA en la consulta del médico. Si recibe la
aprobación de la FDA (Food and Drug Administration) estadounidense, el
dispositivo será uno de los primeros ejemplos de las pruebas diagnósticas tan
esperadas basadas en microfluidos y que se pueden realizar en el hospital o la
consulta del médico.



                                                Fig. 4. Los nanobots van a curar
                                                enfermedades directamente en la zona
                                                comprometida, relegando de una vez
                                                por todas las costosas y peligrosas
                                                cirugías. El tratamiento iría desde
                                                reparar las células u órgano enfermo,
                                                hasta desensamblar y volver a
                                                reconstruir desde cero. En teoría, con
                                                la nanotecnología se podrían construir
                                                pequeños nano-robots, nanobots que
                                                serían un ejército a nivel nanométrico
                                                en nuestro cuerpo, programados para
                                                realizar casi cualquier actividad.




Aunque la microfluídica --que permite la manipulación de fluidos en un chip a
escala microscópica-- ha estado presente alrededor de una década, su
complejidad y elevado coste la han mantenido, en gran medida, limitada a
aplicaciones de investigación.

La tecnología de Claros, que consiste en un pequeño dispositivo colector de
sangre, un cartucho desechable y un lector del tamaño de un tostador, podría, al

5
   Fuente. La prueba de cáncer de próstata más rápida. Recuperado el 9 de mayo de 2012.
http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/avances.htm.
menos en teoría, adaptarse para detectar cualquier número de proteínas
diferentes. Sin embargo, la compañía ha optado por centrarse inicialmente en el
PSA. Con las pruebas actuales, las muestras de sangre se envían generalmente a
un laboratorio centralizado para realizar el análisis de PSA. Los resultados tardan
un día o dos.

La prueba de Claros, que actualmente se encuentra en la fase de ensayo clínico,
permitirá realizar los análisis de PSA durante la visita del paciente a la consulta.

Nanotecnologia y Cancer6

La organización estadounidense, National Nanotechnology Initiative (Initiativa
Nacional sobre Nanotecnologia), acaba de publicar un librito titulado: Cancer
Nanotechnology, Going Small for Big Advances. Using Nanotechnology to
Advance Cancer Diagnosis, Prevention and Treatment (Nanotecnologia y Cancer,
Disminuir para lograr Grandes Avances. Aplicación de la Nanotecnología para
mejorar el Diagnostico, la Prevención y el Tratamiento del Cancer).

El objetivo del Instituto Nacional de Cáncer de los
Estados Unidos es utilizar la nanotecnología (sin duda
uno de los avances tecnológicos claves de nuestros
tiempos), para eliminar antes de 2015 las muertes y el
sufrimiento causados por el cáncer. En este sentido las
investigaciones actuales se centran en como utilizar la
nanotecnología para cambiar de forma radical la
capacidad de la medicina para diagnosticar,
comprender y tratar el cáncer.

Investigaciones ya realizadas han logrado desarrollar
nano-aparatos capaces de detectar un cáncer en la
fase muy preliminar, localizarlo con extrema precisión,
proporcionar tratamientos específicamente dirigidos a
las células malignas y medir la eficacia de dichos
tratamientos en la eliminación de las células malignas. Pero las investigaciones
continúan, y tal es el alcance de los últimos avances tecnológicos en este campo,
que expertos creen que la nanotecnología transformara las propias bases del
diagnostico, tratamiento y prevención de esta enfermedad mortal.

Gracias a otro gran proyecto, el Human Genome Project (Proyecto Genoma
Humano) los científicos saben cada vez mas sobre el desarrollo del cáncer, lo que
a su vez crea nuevas posibilidades para atacar la base molecular de esta
enfermedad. No obstante, hasta ahora los investigadores no disponían de las
innovaciones tecnológicas necesarias para convertir importantes hallazgos
moleculares en beneficios directos para enfermos de cáncer. Es aquí donde la

6
      Fuente.  Nanotecnología     y    cáncer.    Recuperado     el    9    de    mayo     de   2012.
http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/2004/06/nanotecnologia-y-cancer.htm.
nanotecnología puede asumir un papel clave, a través del desarrollo de avances
tecnológicos y herramientas capaces de transformar la capacidad diagnostica,
terapéutica y preventiva de la medicina actual.

Nanooncología

La aplicación de la nanobiotecnología en el tratamiento del cáncer, es actualmente
un elemento fundamental en la nanomedicina. La nanobiotecnología ha
perfeccionado y ampliado los límites de diagnóstico molecular del cáncer, por
ejemplo, a través del uso de nanopartículas de oro y puntos cuánticos. La
nanobiotecnología también ha mejorado el descubrimiento de biomarcadores de
cáncer, un ejemplo de ello es la detección sensible con biomarcadores proteínicos
en la que se emplean múltiples nanobiosensores.




Fig. 5. La nanomedicina es una de las vertientes más prometedoras dentro de los
potenciales nuevos avances tecnológicos en la medicina, que permitirá la posibilidad de
curar enfermedades desde dentro del cuerpo y al nivel celular o molecular.

Nanopartículas magnéticas pueden capturar células tumorales circulantes en la
sangre          seguido       por       la       detección fotoacústica rápido. Las
nanopartículas permiten la entrega selectiva de fármacos en el cáncer que
aumenta la eficacia y disminuye los efectos adversos a través de la reducción
de la     dosis    de medicamentos     contra    el    cáncer     administrados. Los
medicamentos contra el cáncer de nanopartículas pueden atravesar algunas de
las barreras biológicas y alcanzar concentraciones terapéuticas en el tumor
y evitar los      tejidos      normales      circundantes de        los      efectos
tóxicos. Construcciones de nanopartículas facilitar la entrega de varias formas de
energía para      la    destrucción   térmica no      invasiva de     los   tumores
malignos quirúrgicamente inaccesibles. Nanopartículas basada en imágenes
ópticas de los tumores, así como agentes de contraste para mejorar la
detección de tumores mediante resonancia magnética se puede combinar con el
suministro de agentes terapéuticos para el cáncer. Monoclonales complejos de
nanopartículas de anticuerpos se encuentran bajo investigación para el
diagnóstico, así como la ejecución selectiva de la terapia del cáncer. Basados en
nanopartículas agentes quimioterapéuticos se encuentran ya en el mercado, y
varios se encuentran en ensayos clínicos. La personalización de las terapias del
cáncer se basa en una mejor comprensión de la enfermedad a nivel molecular, el
cual se ve facilitado por la nanobiotecnología. Nanobiotecnología facilitará la
combinación de diagnóstico con la terapéutica, que es una característica
importante de un enfoque de medicina personalizada para el cáncer.




Nanopartículas de oro para el diagnóstico de cáncer.

Al unirse los anticuerpos monoclonales, se puede reconocer una célula de cáncer
específico, para ello se usan nanopartículas de oro o nanorods, que se aplica y/o
manifiesta el "fenómeno de calentamiento" a través de una señal acústica, la cual
aporta información valiosa sobre la presencia de las células cancerosas.
Puntos cuánticos para el diagnóstico molecular del cáncer

Existe un considerable interés en el uso de puntos cuánticos como fluoróforos
inorgánicos, debido al hecho de que ofrecen ventajas significativas sobre
convencionalmente utilizados marcadores fluorescentes. Por ejemplo, los puntos
cuánticos tienen espectros de excitación fotónica bastante amplia, desde el
ultravioleta al infrarrojo, que se puede ajustar, dependiendo de su tamaño y
composición.

Nanotecnología para la detección de biomarcadores de cáncer

Cualquier alteración molecular específico de una célula en el ADN, ARN,
metabolito o nivel de proteínas puede ser denominado como un biomarcador
molecular. Desde un punto de vista práctico, el biomarcador sería específicamente
y sensiblemente reflejar un estado de enfermedad y podría ser utilizado para el
diagnóstico, así como para controlar la enfermedad durante y después de la
terapia. Disponibles en la actualidad las tecnologías de diagnóstico molecular se
han utilizado para la detección de biomarcadores de distintas enfermedades como
el cáncer. La nanotecnología se ha perfeccionado la detección de biomarcadores.

                                                Las      características     físico-
                                                químicas y las zonas altas de la
                                                superficie de las nanopartículas
                                                hacen candidatos ideales para el
                                                desarrollo de plataformas para la
                                                recolección          de          los
                                                          biomarcadores. Algunos
                                                biomarcadores             también
                                                constituyen     la     base       de
                                                innovadoras        pruebas        de
                                                diagnóstico              molecular.

Una tecnología nanosensor magnético es de hasta 1.000 veces más sensible que
cualquier tecnología actualmente en uso clínico, se puede detectar proteínas
biomarcadores en un rango de concentraciones tres veces más amplios que
cualquier método existente y es precisa, independientemente de que el fluido
corporal se está analizando. El chip nanosensor también puede buscar hasta 64
proteínas diferentes simultáneamente y se ha demostrado ser eficaz en la
detección precoz de tumores en ratones, lo que sugiere que se puede abrir la
puerta a la detección significativamente antes incluso de los cánceres más
escurridizos en los seres humanos. El nanosensor magnética puede detectar
correctamente el cáncer en ratones cuando los niveles de proteínas asociadas a
cáncer son todavía muy por debajo de las concentraciones detectables con el
método estándar actual, la prueba de inmunoensayo ligado a enzimas. El sensor
puede utilizarse también para detectar biomarcadores de otras enfermedades de
cáncer.
Investigar el potencial para la captura de células tumorales circulantes
Un método ha sido descrito por magnéticamente capturar células tumorales
circulantes en el torrente sanguíneo de ratones seguido por la detección
fotoacústica rápido. Las nanopartículas magnéticas, las cuales fueron
funcionalizados para llegar a un receptor de frecuencia en las células de cáncer de
mama, unidos y capturaron a las células tumorales circulantes en un imán. Para
mejorar la sensibilidad y especificidad de detección, enchapados en oro de
nanotubos de carbono conjugados con ácido fólico se utiliza como un agente de
contraste para la segunda imagen fotoacústica.




Aplicaciones de imágenes de la nanobiotecnología en el cáncer

Muy linfotrópicos superparamagnéticas nanopartículas de óxido de hierro
(SPIONs), que miden de 2 a 3 nm en promedio (Combidex, Advanced Magnetics,
Cambridge, Mass, USA), obtener acceso a los ganglios linfáticos por los medios
de transporte intersticial líquido linfático. SPIONs se han utilizado en conjunción
con RMN de alta resolución para revelar metástasis en los ganglios pequeños y no
detectables de otro modo de nodo. En los pacientes con cáncer de próstata que se
someten a la resección quirúrgica de los ganglios linfáticos o biopsia, resonancia
magnética con SPIONs linfotrópicos puede identificar todos los pacientes con
metástasis ganglionares. Esto es importante para el tratamiento del cáncer, pero
no es posible con la RM convencional solo. Ocultas metástasis en los ganglios
linfáticos en pacientes con cáncer de próstata han sido identificadas por esta
técnica antes de la radioterapia de rescate.

Basados     en   la   nanotecnología     para    el   cáncer    de   las    drogas
Alrededor de 150 medicamentos en desarrollo para el cáncer se basan en la
nanotecnología.

La nanooncología presenta un futuro prometedor, y nuevos avances se
esperan en los próximos 5 años. Es factible utilizar herramientas moleculares para
diseñar un dispositivo    en    miniatura robótico, un   nanobot, que puede    ser
introducido en el cuerpo para localizar e identificar las células cancerosas
y finalmente destruirlos. El dispositivo tendría un biosensor para identificar las
células cancerosas y un suministro de sustancia contra el cáncer que podría ser
liberado al encontrarse con las células cancerosas. Un pequeño ordenador podrá
ser incorporado a programar e integrar la combinación de diagnóstico y
tratamiento y ofrecer la posibilidad de supervisar las actividades in vivo por un
dispositivo externo. Puesto que no hay agente contra el cáncer universal,
el programa de ordenador podría coincidir con el tipo de cáncer al agente
más apropiado. Este dispositivo podría ser implantado como medida profiláctica en
las personas que no presentan manifestaciones obvias de cáncer. Sería circular
libremente y puede detectar y tratar el cáncer en la etapa más temprana. Este
dispositivo podría ser reprogramadopor el control de la eliminación y permitir un
cambio de estrategia si la lesión se encuentra es diferente al cáncer.




 Fig. 6. Los nanobots incluso podrían ayudar a las células a efectuar sus tareas, cuando
                        éstas presentan algún grado de limitación.

“La nanomedicina en el futuro tendrá como objetivo principal ampliar el control
quirúrgico a nivel molecular, ya que los métodos utilizados actualmente son muy
limitados; las dos formas principales de tratamiento son las cirugías y las drogas, y
desde una perspectiva molecular ninguno de estos tratamientos es lo
suficientemente sofisticado parea obtener los resultados que se desea, de ahí que
surja la propuesta de la creación de nanorobots (SAN), que ayuden a resolver
problemas a nivel microscópico y nanoscópico, entrando al torrente sanguíneo y
rastreando alteraciones en el organismo. Entonces, se plantean los Nanorobots
inmunológicos, sustitución de eritrocitos por medio de nanocápsulas, biostasis
(que es sinónimo de criogenía), modificación de ADN, tratamiento con
nanomáquinas basadas en carbono (por ejemplo los respirocitos, vasculositos,
microbivoras, liposomas de 100nm de diámetro para encapsular fármacos contra
el sarcoma de Kaposi, etc.). Las funciones principales de los SAN estarían
centrados en:

        -   Reconocimiento. Los anticuerpos (y todas las interacciones
            bioquímicas específicas) demuestran que un sistema molecular es
            capaz de reconocer a otras moléculas por el contacto.
        -   Desmontaje. Las enzimas digestivas muestran que también son
            capaces de deshacer moléculas dañadas.
        -   Reconstrucción. Las células que se replican muestran que los
            sistemas moleculares construyen y reconstruyen cada una de las
            moléculas que se encuentran en el interior de una célula.
        -   Automontaje. La naturaleza también enseña que determinadas
            moléculas separadas se vuelven a reunir. Por ejemplo, el fago T4 es
            capaz de montarse en una disolución. Esto sugiere que podrían
            construirse máquinas moleculares capaces de configurarse de forma
            autónoma.

Por ejemplo, usando un acercamiento de química combinatoria, se han logrado
progresos sustanciales, definiendo la reacción óptima y la composición de un
catalizador para el crecimiento de nanotubos de carbono para aplicarlos en
métodos de funcionalización molecular, con el fin, de construir un catéter
biosensor construido con nanotubos sobre un substrato de silicio, compuesto con
moléculas de ácido nucleico peptídico PNA, para descubrir determinados tipos de
cáncer por medio de firmas moleculares. El catéter busca blancos de ácidos
nucleicos como las restructuraciones de genes y mutaciones en células malignas.
La nanomedicina comprende actualmente varias subdisciplinas en creciente
desarrollo, todas impulsadas por la propia nanotecnología:

   -   Aplicaciones clínicas.
   -   Biocompuestos.
   -   Desarrollo de sistemas de suministro y dosificación de fármacos
       (nanoterapia), en las que se pueden destacar las nanopartículas de oro,
       nanocápsulas, nanobiopolímeros, sistemas micelares, liposomas,
       nanotubos de carbono, nanomagnetos, nanoenzimas y nanoemulsiones.
       Aplicaciones concretas, está el uso de nanovacunas, nanopartículas para el
       tratamiento del cáncer y sistemas de regeneración de tejido dañado por
       quemaduras.
   -   Herramientas analíticas y de diagnóstico (nanodiagnóstico) por imágenes
       (Imagenología) in vivo e in vitro.
   -   Impactos en el medioambiente, producción y uso clínico.
-   Ingeniería tisular.
   -   Medicina regenerativa. Involucra la terapia génica, terapia celular e
       ingeniería tisular.
   -   Mejora del diagnóstico clínico in vivo e in vitro.
   -   Nanomáquinas moleculares.
   -   Nanomateriales y dispositivos.
   -   Nanomedicina catalítica.
   -   Nanorobótica y nanosistemas.
   -   Nanosistemas terapeúticos.
   -   Nuevas terapias y Drug delivery systems.
   -   Seguridad y cuestiones toxicológicas.
   -   Tratamientos nanotecnológicos contra el cáncer.

Uno de los primeros avances significativos de la nanomedicina, que marca un
nuevo hito en la medicina del siglo XXI, es el “nanodiagnóstico”, que permite
identificar un sinnúmero de enfermedades en su etapa temprana,                   la
predisposición a las mismas a escala celular o molecular, y la detección potencial
de los efectos indeseables de los fármacos antes de su prescripción. Todos estos
elementos están bajo el desarrollo exhaustivo de la nanotecnología, a través de la
creación de nanodispositivos inteligentes de tipo orgánicos (biosensores, biochips,
microarray, etc.) como inorgánicos (Nanosensores, MEMS, NEMS, nanocristales
de material semiconductor (quantum dots), etc.), que en un futuro no muy lejano,
serán parte del kit clínico normal de los hospitales.




Fig. 7. Los nanobots tendrán diferentes usos en la ciencia, entre los más importantes por
ejemplo en la medicina, informática y en el área militar. Los nanobots, van a ser máquinas
capaces de operar de forma precisa con objetos de escala nanométrica, incluso en el
interior del cuerpo humano.
Dentro del nuevo arsenal terapéutico que se está implementando paulatinamente
en los centros de salud, son los sistemas de liberación de fármacos (Drug Delivery
Systems), basados en ciencias como la nanobiotecnología, proteómica y la
farmacología dirigida, que actualmente permiten diseñar tratamientos más
selectivos y fiables para enfermedades que hace algunos años cobraban cientos
de miles de vidas por año. Esto se debe en gran parte, a que la enfermedad como
tal, no se ve y trata como un macrosistema como se ha venido haciendo desde
siempre, sino que se le ve desde el contexto celular y molecular, por lo cual los
tratamientos son más selectivos y certeros que cualquier otro tratamiento
convencional.

Para el caso de la medicina regenerativa, es una área relevante y creciente de la
nanomedicina, debido al gran impacto que está teniendo en el área de los
trasplantes de órganos (xenotrasplantes) y tejidos, incluso sobre el desarrollo de
sangre artificial. Esto se debe en gran parte, a la progresiva optimización que se
está haciendo sobre los métodos, técnicas y terapias de la manipulación del
genoma humano, y de la síntesis de tejido artificial, impulsado no solo por la
biotecnología y la bioingeniería, sino también por la ingeniería tisular (combina la
células vivas y biomateriales para reconstruir tejidos sobre una matriz
extracelular).

Las esperanzas sobre el desarrollo de la nanomedicina a gran escala, ha
permitido que cientos de industrias le apuesten a esta tecnología, cuya inversión
por año sobrepasa el billón de dólares, cuyo énfasis en I + D + i está centrado en
el diseño de fármacos inteligentes, nuevas terapias y/o curas contra todo tipo de
cáncer, terapias génicas, tratamientos de múltiples enfermedades fisiológicas y
genéticas, terapias antienvejecimiento, etc.”7

Referencias complementarias


    -   Freitas, Robert A., Jr. (2005). "Current Status of Nanomedicine and Medical
        Nanorobotics". Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 2: 1–
        25.
    -   Nie, Shuming, Yun Xing, Gloria J. Kim, and Jonathan W. Simmons.
        "Nanotechnology Applications in Cancer." Annual Review of Biomedical
        Engineering 9
    -   Drexler, K. Eric 1986. Engines of Creation: The Coming Era of
        Nanotechnology.
    -    Ribeiro, Silvia 2008. "Balas de plata tóxicas"; La Jornada, México, 8 de
        noviembre de 2008




7
  Márquez D. Jairo E. Nanotecnología la ciencia del siglo XXI. Recuperado el 9 de mayo de 2012.
http://www.bubok.es/libros/4646/Nanotecnologia-La-Ciencia-del-Siglo-XXI
-   BMC Medicine. Advances in the field of nanooncology (nanotechnology
    against   cancer)     http://nextbigfuture.com/2011/01/advances-in-field-of-
    nanooncology.html. January 17, 2011.
-   Márquez D. Jairo E. Nanotecnología la ciencia del siglo XXI. Recuperado el
    9 de mayo de 2012. http://www.bubok.es/libros/4646/Nanotecnologia-La-
    Ciencia-del-Siglo-XXI

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Nanotecnologia
Nanotecnologia Nanotecnologia
Nanotecnologia
Tereesaa94
 
Diapositivas Nanotecnologia
Diapositivas NanotecnologiaDiapositivas Nanotecnologia
Diapositivas Nanotecnologia
simiti02
 
Nanotecnología en medicina. ensayo
Nanotecnología en medicina. ensayoNanotecnología en medicina. ensayo
Nanotecnología en medicina. ensayo
MirnaLups2
 
La nanotecnologia
La nanotecnologia La nanotecnologia
La nanotecnologia
willybelo1
 

Mais procurados (20)

Powerpoint info basica
Powerpoint info basicaPowerpoint info basica
Powerpoint info basica
 
Nanotecnologia power point
Nanotecnologia power pointNanotecnologia power point
Nanotecnologia power point
 
Nanotecnologia
Nanotecnologia Nanotecnologia
Nanotecnologia
 
Nanomedicina
NanomedicinaNanomedicina
Nanomedicina
 
Nanotecnología
NanotecnologíaNanotecnología
Nanotecnología
 
Diapositivas Nanotecnologia
Diapositivas NanotecnologiaDiapositivas Nanotecnologia
Diapositivas Nanotecnologia
 
Nanotecnología en medicina. ensayo
Nanotecnología en medicina. ensayoNanotecnología en medicina. ensayo
Nanotecnología en medicina. ensayo
 
Ensayo nanotecnología. DHTIC
Ensayo nanotecnología. DHTIC Ensayo nanotecnología. DHTIC
Ensayo nanotecnología. DHTIC
 
Trabajo de investigación
Trabajo de investigaciónTrabajo de investigación
Trabajo de investigación
 
Nanomedicina
NanomedicinaNanomedicina
Nanomedicina
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Los Nanobots
Los NanobotsLos Nanobots
Los Nanobots
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Nanotecnologia.
Nanotecnologia.Nanotecnologia.
Nanotecnologia.
 
Nanotecnología Resumen
Nanotecnología ResumenNanotecnología Resumen
Nanotecnología Resumen
 
Nanorobots
NanorobotsNanorobots
Nanorobots
 
La nanotecnologia medica
La nanotecnologia medicaLa nanotecnologia medica
La nanotecnologia medica
 
La nanotecnologia
La nanotecnologia La nanotecnologia
La nanotecnologia
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Nanorobots
NanorobotsNanorobots
Nanorobots
 

Semelhante a Nanomedicina y aplicaciones

Medicina y nanotecnologia lina maria chaparro
Medicina y nanotecnologia  lina maria chaparroMedicina y nanotecnologia  lina maria chaparro
Medicina y nanotecnologia lina maria chaparro
Lina Chaparro
 
Saul daniel y juan antonio 2A
Saul daniel  y juan antonio 2A Saul daniel  y juan antonio 2A
Saul daniel y juan antonio 2A
Saul Arvizu
 
Avances en nanotecnologia
Avances en nanotecnologiaAvances en nanotecnologia
Avances en nanotecnologia
jhcc2000
 
Nanotecnología
NanotecnologíaNanotecnología
Nanotecnología
ivan
 

Semelhante a Nanomedicina y aplicaciones (20)

Nanotecnologia en uso medico
Nanotecnologia en uso medicoNanotecnologia en uso medico
Nanotecnologia en uso medico
 
Nanomedicina
NanomedicinaNanomedicina
Nanomedicina
 
NANOMEDICINA ARTÍCULO
NANOMEDICINA ARTÍCULONANOMEDICINA ARTÍCULO
NANOMEDICINA ARTÍCULO
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Medicina y nanotecnologia lina maria chaparro
Medicina y nanotecnologia  lina maria chaparroMedicina y nanotecnologia  lina maria chaparro
Medicina y nanotecnologia lina maria chaparro
 
Nanobots
NanobotsNanobots
Nanobots
 
Nanobots
NanobotsNanobots
Nanobots
 
Nanotecnología en la medicina
Nanotecnología en la medicinaNanotecnología en la medicina
Nanotecnología en la medicina
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Saul daniel y juan antonio 2A
Saul daniel  y juan antonio 2A Saul daniel  y juan antonio 2A
Saul daniel y juan antonio 2A
 
Avances en nanotecnologia
Avances en nanotecnologiaAvances en nanotecnologia
Avances en nanotecnologia
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 
Nanotecnología
NanotecnologíaNanotecnología
Nanotecnología
 
Nanotecnología
NanotecnologíaNanotecnología
Nanotecnología
 
Nanoteclogia
NanoteclogiaNanoteclogia
Nanoteclogia
 
La nanotecnología
La nanotecnologíaLa nanotecnología
La nanotecnología
 
La nanotecnología
La nanotecnologíaLa nanotecnología
La nanotecnología
 
La nanotecnología
La nanotecnologíaLa nanotecnología
La nanotecnología
 
Nanotecnologia
NanotecnologiaNanotecnologia
Nanotecnologia
 

Mais de Universidad Militar Nueva Granada-Universidad de Cundinamarca

Mais de Universidad Militar Nueva Granada-Universidad de Cundinamarca (20)

Whats app messenger
Whats app messengerWhats app messenger
Whats app messenger
 
Internet protocol-television
Internet protocol-televisionInternet protocol-television
Internet protocol-television
 
Categoria de-los-modelos-atomicos
Categoria de-los-modelos-atomicosCategoria de-los-modelos-atomicos
Categoria de-los-modelos-atomicos
 
Plan de-contingencias
Plan de-contingenciasPlan de-contingencias
Plan de-contingencias
 
Magnetoresistencia gigante
Magnetoresistencia giganteMagnetoresistencia gigante
Magnetoresistencia gigante
 
Dns caracteristicas-y-propiedades
Dns caracteristicas-y-propiedadesDns caracteristicas-y-propiedades
Dns caracteristicas-y-propiedades
 
Ransomware
RansomwareRansomware
Ransomware
 
Tutorial file inyector
Tutorial file inyectorTutorial file inyector
Tutorial file inyector
 
Ejercicios electrónica básica
Ejercicios electrónica básicaEjercicios electrónica básica
Ejercicios electrónica básica
 
Ultrasonidos y tejidos biológicos
Ultrasonidos y tejidos biológicosUltrasonidos y tejidos biológicos
Ultrasonidos y tejidos biológicos
 
Taller de termodinámica
Taller de termodinámicaTaller de termodinámica
Taller de termodinámica
 
Qué es la radiación
Qué es la radiaciónQué es la radiación
Qué es la radiación
 
Metabolismo basal
Metabolismo basalMetabolismo basal
Metabolismo basal
 
El escalón de potencial
El escalón de potencialEl escalón de potencial
El escalón de potencial
 
Taller de termodinámica
Taller de termodinámicaTaller de termodinámica
Taller de termodinámica
 
Tipos de memoria usadas para sistemas informáticos
Tipos de memoria usadas para sistemas informáticosTipos de memoria usadas para sistemas informáticos
Tipos de memoria usadas para sistemas informáticos
 
BOARD, ALIMENTACIÓN, PUERTOS, BUSES, OVERCLOKING, GPUS Y ALGO MÁS
BOARD, ALIMENTACIÓN, PUERTOS, BUSES, OVERCLOKING, GPUS Y ALGO MÁSBOARD, ALIMENTACIÓN, PUERTOS, BUSES, OVERCLOKING, GPUS Y ALGO MÁS
BOARD, ALIMENTACIÓN, PUERTOS, BUSES, OVERCLOKING, GPUS Y ALGO MÁS
 
Las neuronas y su funcionalidad
Las neuronas  y su funcionalidadLas neuronas  y su funcionalidad
Las neuronas y su funcionalidad
 
Comandos telnet
Comandos telnetComandos telnet
Comandos telnet
 
Aerogeneradores urbanos 2.0
Aerogeneradores urbanos 2.0Aerogeneradores urbanos 2.0
Aerogeneradores urbanos 2.0
 

Nanomedicina y aplicaciones

  • 1. Nanomedicina y Aplicaciones Ms. Ing. Jairo E. Márquez D. Introducción La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a esta escala, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas. La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicados al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales). Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros. Se tiene una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot sabiendo que un nanobot de unos 50nm tiene el tamaño de 5 capas de moléculas o átomos -depende de qué esté hecho el nanobot. Fig. 1. En el futuro, la nanotecnología podría usarse para combatir las enfermedades. C. Anderson/Getty Images. Nano es un prefijo griego que indica una medida (10-9 = 0,000 000 001), no un objeto; de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja. Nanomedicina La nanomedicina es la rama de la medicina que aplica los conocimientos de nanotecnología en las ciencias y procedimientos médicos. En teoría con la nanotecnología se podrían construir pequeños nano robots nanobots que serían un ejército a nivel nanométrico en nuestro cuerpo, programados para realizar casi cualquier actividad.1 1 Freitas, Robert A., Jr. (2005). "Current Status of Nanomedicine and Medical Nanorobotics". Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 2: 1–25.
  • 2. Por ejemplo, una de las aplicaciones más prometedoras sería la habilidad de programar estos nanobots para buscar y destruir las células responsables de la formación del cáncer.2 Los nanobots de la nanomedicina podrían producirse con la función de restructurar o reparar tejidos musculosos óseos. Las fracturas podrían ser cosa del pasado, los nanobots podrían programarse para identificar fisuras en los huesos y arreglar éstos de dos formas; realizando algún proceso para acelerar la recuperación del hueso roto o fundiéndose con el hueso roto o inclusive las dos,3 y así con infinidad de enfermedades de varios tipos disolviendo sustancias de múltiples variedades según, en sangre o en la zona a tratar específicamente, inyectando pequeñas cantidades de antibióticos o antisépticos en caso de resfriados o inflamaciones, etc. Fig. 2. La nanomedicina presenta nuevas opciones de tratamientos terapéuticos, que indiscutiblemente van a reemplazar a muchas técnicas y tratamientos de la medicina convencional. Actualmente, las nanopartículas de plata se están usando como desinfectantes y antisépticos, en productos farmacéuticos y quirúrgicos, en ropa 2 Nie, Shuming, Yun Xing, Gloria J. Kim, and Jonathan W. Simmons. "Nanotechnology Applications in Cancer." Annual Review of Biomedical Engineering 3 Drexler, K. Eric 1986. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology.
  • 3. interior, guantes, medias y zapatos deportivos, en productos para bebés, productos de higiene personal, cubiertos, refrigeradores y lavadores de ropa. Un problema derivado de estas aplicaciones es su impacto ambiental, ya que en 2005, un estudio encontró que la plata en nanopartículas es 45 veces más tóxica que la corriente y además, en 2008, otro estudio indicó que pueden pasar nanopartículas sintéticas a los desagües, con fuerte toxicidad para la vida acuática, eliminando también bacterias benignas en los sistemas de drenaje. 4 Nanotecnología aplicada a la nanomedicina Una de las vertientes más prometedoras dentro de los potenciales nuevos avances tecnológicos en la medicina. Se considera que determinados campos pueden ser objeto de una autentica revolución, especialmente: monitorización (imágenes), reparación de tejidos, control de la evolución de las enfermedades, defensa y mejora de los sistemas biológicos humanos; diagnóstico, tratamiento y prevención, alivio del dolor, prevención de la salud, administración de medicamentos a las células, etc. etc. Todos ellos constituirían nuevos avances tecnológicos en la medicina que la posicionarían en una nueva era científica y asistencial. La descripción de algunos últimos avances científicos lleva a lo que hace poco sería considerado ciencia ficción dentro de la Medicina. Biosensores, nuevas formas de administrar medicamentos más directas y eficaces y el desarrollo de nuevos materiales para injertos, entre otras, son algunos de los avances en lo que se trabaja en la actualidad en multitud de laboratorios de los centro de nanotecnología en todo el mundo. El siguiente párrafo recoge de forma clara algunas de sus aplicaciones: La posibilidad de diseñar sensores que se activan cuando cambien determinadas constantes biológicas cambian. Por ejemplo, los pacientes diabéticos podrían verse favorecidos al recibir insulina encapsulada en células artificiales, que la dejen salir cuando aumente la glucosa en la sangre. Esto también permite realizar exámenes en forma muy sencilla, incluso en la casa para un autodiagnóstico. “Los biosensores se han utilizado para muchas aplicaciones, por ejemplo, para detectar la presencia de ántrax (...) La silicona porosa también puede utilizarse como sistema de administración de medicamentos inteligentes. A diferencia de la tradicional, es biocompatible y no tiene efectos tóxicos. La característica de porosa fue creada con nanotecnología. Además con ella se pueden hacer injertos. “Es una plataforma espectacular, muy útil y además la silicona es barata”, afirma Ford.... Otros vehículos son los dendrímeros que consisten en polímeros con ramificaciones. Cada cabo puede tener distintas propiedades. Los dendrímeros podrían tragarse y realizar diferentes 4 Ribeiro, Silvia 2008. "Balas de plata tóxicas"; La Jornada, México, 8 de noviembre de 2008.
  • 4. funciones bastante complicadas, como buscar daños dentro del organismo y repararlos. Fig. 3. Determinadas proteínas, nanopartículas y vectores virales, son algunas de las herramientas que la nanomedicina está manipulando y desarrollando, que prometen revolucionar los tratamientos terapéuticos aplicados en la actualidad para combatir el cáncer. El objetivo del Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos es utilizar la nanotecnología, para eliminar, antes de 2015, las muertes y el sufrimiento causados por el cáncer. Las investigaciones actuales se centran en como utilizar la nanotecnología para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para diagnosticar, comprender y tratar el cáncer. La nanomedicina se convierte así en una rama fundamental de las prometedoras aplicaciones de la nanociencia. Probablemente una de las de mayor alcance para el ser humano. No son pocos los que alertan de riesgos no despreciables que pueden estar ligados a estos avances.
  • 5. La prueba de cáncer de próstata más rápida 5 “Resultados de la prueba de cáncer de próstata en 15 minutos” En unas oficinas en Woburn, Massachusetts, un voluntario prestó su dedo para un pequeño pinchazo. La gota de sangre se recogió en un cuadrado de plástico fabricado especialmente para tal fin, se introdujo el plástico en un cartucho de microfluidos del tamaño de una tarjeta de crédito y se metió en un lector especial. Quince minutos más tarde, el dispositivo muestra el nivel del antígeno específico para el cáncer de próstata (PSA) del voluntario, una proteína que se utiliza para supervisar una posible reaparición del cáncer de próstata después del tratamiento. La rapidez de resultados es posible gracias a una novedosa tecnología de microfluidos desarrollada por la compañía Claros Diagnostics, que espera hacer realidad la detección rápida de PSA en la consulta del médico. Si recibe la aprobación de la FDA (Food and Drug Administration) estadounidense, el dispositivo será uno de los primeros ejemplos de las pruebas diagnósticas tan esperadas basadas en microfluidos y que se pueden realizar en el hospital o la consulta del médico. Fig. 4. Los nanobots van a curar enfermedades directamente en la zona comprometida, relegando de una vez por todas las costosas y peligrosas cirugías. El tratamiento iría desde reparar las células u órgano enfermo, hasta desensamblar y volver a reconstruir desde cero. En teoría, con la nanotecnología se podrían construir pequeños nano-robots, nanobots que serían un ejército a nivel nanométrico en nuestro cuerpo, programados para realizar casi cualquier actividad. Aunque la microfluídica --que permite la manipulación de fluidos en un chip a escala microscópica-- ha estado presente alrededor de una década, su complejidad y elevado coste la han mantenido, en gran medida, limitada a aplicaciones de investigación. La tecnología de Claros, que consiste en un pequeño dispositivo colector de sangre, un cartucho desechable y un lector del tamaño de un tostador, podría, al 5 Fuente. La prueba de cáncer de próstata más rápida. Recuperado el 9 de mayo de 2012. http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/avances.htm.
  • 6. menos en teoría, adaptarse para detectar cualquier número de proteínas diferentes. Sin embargo, la compañía ha optado por centrarse inicialmente en el PSA. Con las pruebas actuales, las muestras de sangre se envían generalmente a un laboratorio centralizado para realizar el análisis de PSA. Los resultados tardan un día o dos. La prueba de Claros, que actualmente se encuentra en la fase de ensayo clínico, permitirá realizar los análisis de PSA durante la visita del paciente a la consulta. Nanotecnologia y Cancer6 La organización estadounidense, National Nanotechnology Initiative (Initiativa Nacional sobre Nanotecnologia), acaba de publicar un librito titulado: Cancer Nanotechnology, Going Small for Big Advances. Using Nanotechnology to Advance Cancer Diagnosis, Prevention and Treatment (Nanotecnologia y Cancer, Disminuir para lograr Grandes Avances. Aplicación de la Nanotecnología para mejorar el Diagnostico, la Prevención y el Tratamiento del Cancer). El objetivo del Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos es utilizar la nanotecnología (sin duda uno de los avances tecnológicos claves de nuestros tiempos), para eliminar antes de 2015 las muertes y el sufrimiento causados por el cáncer. En este sentido las investigaciones actuales se centran en como utilizar la nanotecnología para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para diagnosticar, comprender y tratar el cáncer. Investigaciones ya realizadas han logrado desarrollar nano-aparatos capaces de detectar un cáncer en la fase muy preliminar, localizarlo con extrema precisión, proporcionar tratamientos específicamente dirigidos a las células malignas y medir la eficacia de dichos tratamientos en la eliminación de las células malignas. Pero las investigaciones continúan, y tal es el alcance de los últimos avances tecnológicos en este campo, que expertos creen que la nanotecnología transformara las propias bases del diagnostico, tratamiento y prevención de esta enfermedad mortal. Gracias a otro gran proyecto, el Human Genome Project (Proyecto Genoma Humano) los científicos saben cada vez mas sobre el desarrollo del cáncer, lo que a su vez crea nuevas posibilidades para atacar la base molecular de esta enfermedad. No obstante, hasta ahora los investigadores no disponían de las innovaciones tecnológicas necesarias para convertir importantes hallazgos moleculares en beneficios directos para enfermos de cáncer. Es aquí donde la 6 Fuente. Nanotecnología y cáncer. Recuperado el 9 de mayo de 2012. http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/2004/06/nanotecnologia-y-cancer.htm.
  • 7. nanotecnología puede asumir un papel clave, a través del desarrollo de avances tecnológicos y herramientas capaces de transformar la capacidad diagnostica, terapéutica y preventiva de la medicina actual. Nanooncología La aplicación de la nanobiotecnología en el tratamiento del cáncer, es actualmente un elemento fundamental en la nanomedicina. La nanobiotecnología ha perfeccionado y ampliado los límites de diagnóstico molecular del cáncer, por ejemplo, a través del uso de nanopartículas de oro y puntos cuánticos. La nanobiotecnología también ha mejorado el descubrimiento de biomarcadores de cáncer, un ejemplo de ello es la detección sensible con biomarcadores proteínicos en la que se emplean múltiples nanobiosensores. Fig. 5. La nanomedicina es una de las vertientes más prometedoras dentro de los potenciales nuevos avances tecnológicos en la medicina, que permitirá la posibilidad de curar enfermedades desde dentro del cuerpo y al nivel celular o molecular. Nanopartículas magnéticas pueden capturar células tumorales circulantes en la sangre seguido por la detección fotoacústica rápido. Las nanopartículas permiten la entrega selectiva de fármacos en el cáncer que aumenta la eficacia y disminuye los efectos adversos a través de la reducción de la dosis de medicamentos contra el cáncer administrados. Los medicamentos contra el cáncer de nanopartículas pueden atravesar algunas de las barreras biológicas y alcanzar concentraciones terapéuticas en el tumor y evitar los tejidos normales circundantes de los efectos tóxicos. Construcciones de nanopartículas facilitar la entrega de varias formas de energía para la destrucción térmica no invasiva de los tumores
  • 8. malignos quirúrgicamente inaccesibles. Nanopartículas basada en imágenes ópticas de los tumores, así como agentes de contraste para mejorar la detección de tumores mediante resonancia magnética se puede combinar con el suministro de agentes terapéuticos para el cáncer. Monoclonales complejos de nanopartículas de anticuerpos se encuentran bajo investigación para el diagnóstico, así como la ejecución selectiva de la terapia del cáncer. Basados en nanopartículas agentes quimioterapéuticos se encuentran ya en el mercado, y varios se encuentran en ensayos clínicos. La personalización de las terapias del cáncer se basa en una mejor comprensión de la enfermedad a nivel molecular, el cual se ve facilitado por la nanobiotecnología. Nanobiotecnología facilitará la combinación de diagnóstico con la terapéutica, que es una característica importante de un enfoque de medicina personalizada para el cáncer. Nanopartículas de oro para el diagnóstico de cáncer. Al unirse los anticuerpos monoclonales, se puede reconocer una célula de cáncer específico, para ello se usan nanopartículas de oro o nanorods, que se aplica y/o manifiesta el "fenómeno de calentamiento" a través de una señal acústica, la cual aporta información valiosa sobre la presencia de las células cancerosas.
  • 9. Puntos cuánticos para el diagnóstico molecular del cáncer Existe un considerable interés en el uso de puntos cuánticos como fluoróforos inorgánicos, debido al hecho de que ofrecen ventajas significativas sobre convencionalmente utilizados marcadores fluorescentes. Por ejemplo, los puntos cuánticos tienen espectros de excitación fotónica bastante amplia, desde el ultravioleta al infrarrojo, que se puede ajustar, dependiendo de su tamaño y composición. Nanotecnología para la detección de biomarcadores de cáncer Cualquier alteración molecular específico de una célula en el ADN, ARN, metabolito o nivel de proteínas puede ser denominado como un biomarcador molecular. Desde un punto de vista práctico, el biomarcador sería específicamente y sensiblemente reflejar un estado de enfermedad y podría ser utilizado para el diagnóstico, así como para controlar la enfermedad durante y después de la terapia. Disponibles en la actualidad las tecnologías de diagnóstico molecular se han utilizado para la detección de biomarcadores de distintas enfermedades como el cáncer. La nanotecnología se ha perfeccionado la detección de biomarcadores. Las características físico- químicas y las zonas altas de la superficie de las nanopartículas hacen candidatos ideales para el desarrollo de plataformas para la recolección de los biomarcadores. Algunos biomarcadores también constituyen la base de innovadoras pruebas de diagnóstico molecular. Una tecnología nanosensor magnético es de hasta 1.000 veces más sensible que cualquier tecnología actualmente en uso clínico, se puede detectar proteínas biomarcadores en un rango de concentraciones tres veces más amplios que cualquier método existente y es precisa, independientemente de que el fluido corporal se está analizando. El chip nanosensor también puede buscar hasta 64 proteínas diferentes simultáneamente y se ha demostrado ser eficaz en la detección precoz de tumores en ratones, lo que sugiere que se puede abrir la puerta a la detección significativamente antes incluso de los cánceres más escurridizos en los seres humanos. El nanosensor magnética puede detectar correctamente el cáncer en ratones cuando los niveles de proteínas asociadas a cáncer son todavía muy por debajo de las concentraciones detectables con el método estándar actual, la prueba de inmunoensayo ligado a enzimas. El sensor puede utilizarse también para detectar biomarcadores de otras enfermedades de cáncer.
  • 10. Investigar el potencial para la captura de células tumorales circulantes Un método ha sido descrito por magnéticamente capturar células tumorales circulantes en el torrente sanguíneo de ratones seguido por la detección fotoacústica rápido. Las nanopartículas magnéticas, las cuales fueron funcionalizados para llegar a un receptor de frecuencia en las células de cáncer de mama, unidos y capturaron a las células tumorales circulantes en un imán. Para mejorar la sensibilidad y especificidad de detección, enchapados en oro de nanotubos de carbono conjugados con ácido fólico se utiliza como un agente de contraste para la segunda imagen fotoacústica. Aplicaciones de imágenes de la nanobiotecnología en el cáncer Muy linfotrópicos superparamagnéticas nanopartículas de óxido de hierro (SPIONs), que miden de 2 a 3 nm en promedio (Combidex, Advanced Magnetics, Cambridge, Mass, USA), obtener acceso a los ganglios linfáticos por los medios de transporte intersticial líquido linfático. SPIONs se han utilizado en conjunción con RMN de alta resolución para revelar metástasis en los ganglios pequeños y no detectables de otro modo de nodo. En los pacientes con cáncer de próstata que se someten a la resección quirúrgica de los ganglios linfáticos o biopsia, resonancia magnética con SPIONs linfotrópicos puede identificar todos los pacientes con metástasis ganglionares. Esto es importante para el tratamiento del cáncer, pero no es posible con la RM convencional solo. Ocultas metástasis en los ganglios linfáticos en pacientes con cáncer de próstata han sido identificadas por esta técnica antes de la radioterapia de rescate. Basados en la nanotecnología para el cáncer de las drogas
  • 11. Alrededor de 150 medicamentos en desarrollo para el cáncer se basan en la nanotecnología. La nanooncología presenta un futuro prometedor, y nuevos avances se esperan en los próximos 5 años. Es factible utilizar herramientas moleculares para diseñar un dispositivo en miniatura robótico, un nanobot, que puede ser introducido en el cuerpo para localizar e identificar las células cancerosas y finalmente destruirlos. El dispositivo tendría un biosensor para identificar las células cancerosas y un suministro de sustancia contra el cáncer que podría ser liberado al encontrarse con las células cancerosas. Un pequeño ordenador podrá ser incorporado a programar e integrar la combinación de diagnóstico y tratamiento y ofrecer la posibilidad de supervisar las actividades in vivo por un dispositivo externo. Puesto que no hay agente contra el cáncer universal, el programa de ordenador podría coincidir con el tipo de cáncer al agente más apropiado. Este dispositivo podría ser implantado como medida profiláctica en las personas que no presentan manifestaciones obvias de cáncer. Sería circular libremente y puede detectar y tratar el cáncer en la etapa más temprana. Este dispositivo podría ser reprogramadopor el control de la eliminación y permitir un cambio de estrategia si la lesión se encuentra es diferente al cáncer. Fig. 6. Los nanobots incluso podrían ayudar a las células a efectuar sus tareas, cuando éstas presentan algún grado de limitación. “La nanomedicina en el futuro tendrá como objetivo principal ampliar el control quirúrgico a nivel molecular, ya que los métodos utilizados actualmente son muy limitados; las dos formas principales de tratamiento son las cirugías y las drogas, y desde una perspectiva molecular ninguno de estos tratamientos es lo suficientemente sofisticado parea obtener los resultados que se desea, de ahí que
  • 12. surja la propuesta de la creación de nanorobots (SAN), que ayuden a resolver problemas a nivel microscópico y nanoscópico, entrando al torrente sanguíneo y rastreando alteraciones en el organismo. Entonces, se plantean los Nanorobots inmunológicos, sustitución de eritrocitos por medio de nanocápsulas, biostasis (que es sinónimo de criogenía), modificación de ADN, tratamiento con nanomáquinas basadas en carbono (por ejemplo los respirocitos, vasculositos, microbivoras, liposomas de 100nm de diámetro para encapsular fármacos contra el sarcoma de Kaposi, etc.). Las funciones principales de los SAN estarían centrados en: - Reconocimiento. Los anticuerpos (y todas las interacciones bioquímicas específicas) demuestran que un sistema molecular es capaz de reconocer a otras moléculas por el contacto. - Desmontaje. Las enzimas digestivas muestran que también son capaces de deshacer moléculas dañadas. - Reconstrucción. Las células que se replican muestran que los sistemas moleculares construyen y reconstruyen cada una de las moléculas que se encuentran en el interior de una célula. - Automontaje. La naturaleza también enseña que determinadas moléculas separadas se vuelven a reunir. Por ejemplo, el fago T4 es capaz de montarse en una disolución. Esto sugiere que podrían construirse máquinas moleculares capaces de configurarse de forma autónoma. Por ejemplo, usando un acercamiento de química combinatoria, se han logrado progresos sustanciales, definiendo la reacción óptima y la composición de un catalizador para el crecimiento de nanotubos de carbono para aplicarlos en métodos de funcionalización molecular, con el fin, de construir un catéter biosensor construido con nanotubos sobre un substrato de silicio, compuesto con moléculas de ácido nucleico peptídico PNA, para descubrir determinados tipos de cáncer por medio de firmas moleculares. El catéter busca blancos de ácidos nucleicos como las restructuraciones de genes y mutaciones en células malignas. La nanomedicina comprende actualmente varias subdisciplinas en creciente desarrollo, todas impulsadas por la propia nanotecnología: - Aplicaciones clínicas. - Biocompuestos. - Desarrollo de sistemas de suministro y dosificación de fármacos (nanoterapia), en las que se pueden destacar las nanopartículas de oro, nanocápsulas, nanobiopolímeros, sistemas micelares, liposomas, nanotubos de carbono, nanomagnetos, nanoenzimas y nanoemulsiones. Aplicaciones concretas, está el uso de nanovacunas, nanopartículas para el tratamiento del cáncer y sistemas de regeneración de tejido dañado por quemaduras. - Herramientas analíticas y de diagnóstico (nanodiagnóstico) por imágenes (Imagenología) in vivo e in vitro. - Impactos en el medioambiente, producción y uso clínico.
  • 13. - Ingeniería tisular. - Medicina regenerativa. Involucra la terapia génica, terapia celular e ingeniería tisular. - Mejora del diagnóstico clínico in vivo e in vitro. - Nanomáquinas moleculares. - Nanomateriales y dispositivos. - Nanomedicina catalítica. - Nanorobótica y nanosistemas. - Nanosistemas terapeúticos. - Nuevas terapias y Drug delivery systems. - Seguridad y cuestiones toxicológicas. - Tratamientos nanotecnológicos contra el cáncer. Uno de los primeros avances significativos de la nanomedicina, que marca un nuevo hito en la medicina del siglo XXI, es el “nanodiagnóstico”, que permite identificar un sinnúmero de enfermedades en su etapa temprana, la predisposición a las mismas a escala celular o molecular, y la detección potencial de los efectos indeseables de los fármacos antes de su prescripción. Todos estos elementos están bajo el desarrollo exhaustivo de la nanotecnología, a través de la creación de nanodispositivos inteligentes de tipo orgánicos (biosensores, biochips, microarray, etc.) como inorgánicos (Nanosensores, MEMS, NEMS, nanocristales de material semiconductor (quantum dots), etc.), que en un futuro no muy lejano, serán parte del kit clínico normal de los hospitales. Fig. 7. Los nanobots tendrán diferentes usos en la ciencia, entre los más importantes por ejemplo en la medicina, informática y en el área militar. Los nanobots, van a ser máquinas capaces de operar de forma precisa con objetos de escala nanométrica, incluso en el interior del cuerpo humano.
  • 14. Dentro del nuevo arsenal terapéutico que se está implementando paulatinamente en los centros de salud, son los sistemas de liberación de fármacos (Drug Delivery Systems), basados en ciencias como la nanobiotecnología, proteómica y la farmacología dirigida, que actualmente permiten diseñar tratamientos más selectivos y fiables para enfermedades que hace algunos años cobraban cientos de miles de vidas por año. Esto se debe en gran parte, a que la enfermedad como tal, no se ve y trata como un macrosistema como se ha venido haciendo desde siempre, sino que se le ve desde el contexto celular y molecular, por lo cual los tratamientos son más selectivos y certeros que cualquier otro tratamiento convencional. Para el caso de la medicina regenerativa, es una área relevante y creciente de la nanomedicina, debido al gran impacto que está teniendo en el área de los trasplantes de órganos (xenotrasplantes) y tejidos, incluso sobre el desarrollo de sangre artificial. Esto se debe en gran parte, a la progresiva optimización que se está haciendo sobre los métodos, técnicas y terapias de la manipulación del genoma humano, y de la síntesis de tejido artificial, impulsado no solo por la biotecnología y la bioingeniería, sino también por la ingeniería tisular (combina la células vivas y biomateriales para reconstruir tejidos sobre una matriz extracelular). Las esperanzas sobre el desarrollo de la nanomedicina a gran escala, ha permitido que cientos de industrias le apuesten a esta tecnología, cuya inversión por año sobrepasa el billón de dólares, cuyo énfasis en I + D + i está centrado en el diseño de fármacos inteligentes, nuevas terapias y/o curas contra todo tipo de cáncer, terapias génicas, tratamientos de múltiples enfermedades fisiológicas y genéticas, terapias antienvejecimiento, etc.”7 Referencias complementarias - Freitas, Robert A., Jr. (2005). "Current Status of Nanomedicine and Medical Nanorobotics". Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 2: 1– 25. - Nie, Shuming, Yun Xing, Gloria J. Kim, and Jonathan W. Simmons. "Nanotechnology Applications in Cancer." Annual Review of Biomedical Engineering 9 - Drexler, K. Eric 1986. Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. - Ribeiro, Silvia 2008. "Balas de plata tóxicas"; La Jornada, México, 8 de noviembre de 2008 7 Márquez D. Jairo E. Nanotecnología la ciencia del siglo XXI. Recuperado el 9 de mayo de 2012. http://www.bubok.es/libros/4646/Nanotecnologia-La-Ciencia-del-Siglo-XXI
  • 15. - BMC Medicine. Advances in the field of nanooncology (nanotechnology against cancer) http://nextbigfuture.com/2011/01/advances-in-field-of- nanooncology.html. January 17, 2011. - Márquez D. Jairo E. Nanotecnología la ciencia del siglo XXI. Recuperado el 9 de mayo de 2012. http://www.bubok.es/libros/4646/Nanotecnologia-La- Ciencia-del-Siglo-XXI