La medicina puede dar un paso importante en diversas
enfermedades con la llegada de la nanotecnología, la cual
utiliza la materia en cantidades menores de los 100
nanómetros. Así aprovecha las propiedades que
sólo están presentes a ese nivel, tales como la
conductividad. Se caracteriza por abarcar ciencia y
técnica como base aplicada a nivel de nanoescala. Un
nanómetro es la mil millonésima parte de un metro,
o alrededor de una millonésima parte de la cabeza de un
alfiler. La palabra proviene de "nanos", que en griego significa
enano.
La Fundación Garrigues y la Fundación
Sanitas celebró el 24 de Septiembre la Jornada Biomed, en
la que se trató la importancia de esta técnica en
el campo del diagnóstico y tratamiento en algunas
patologías médicas que alcanzan diversas
especialidades, como son enfermedades metabólicas,
infecciosas, del sistema cardiovascular y
neurológico.
Ya se están utilizando productos originarios de
la nanotecnología, para uso industrial, aunque la
mayoría van dirigidos a medicina y biología. Datos
de Lux Research, a nivel mundial el mercado movía ya en
2006, 11.800 millones de dólares en la
investigación y 50.000 millones de dólares en
productos y está previsto que alcance 2,9 billones de
dólares en 2014. Antonio Garrigues Walker, presidente de
la Fundación Garrigues, declaró de "fascinante y
con un gran potencial, sobre todo en el campo sanitario, pero que
todavía es un gran desconocido para la ciudadanía,
incluso, para el mundo jurídico".
Diversos expertos en esta materia consideran la
nanotecnología como el motor de la próxima
revolución industrial. Josep Samitier, rector de la
Universidad de Barcelona y coordinador de la Plataforma
Tecnológica Española de Nanomedicina, comenta: "la
nanotecnología va a suponer una innovación en el
campo de la salud pero no hasta llegar a modificar la medicina
como tal y en ningún caso va a significar alcanzar la
inmortalidad".
A pesar de que se está trabajando en otras
disciplinas médicas como implantes musculares, nanorobots,
microsensores cutáneos, visión artificial,
músculos artificiales y miembros biónicos, queda
todavía un largo recorrido para que la
nanotecnología cree materiales inteligentes que hagan
progresar el cuerpo humano.
Drexler hace tres décadas empezó a hablar
de ella y se le reconoce como a uno de sus
idealistas. En 1986 publicó "Engines of
creation", en donde trata los peligros de la
manipulación molecular. No obstante, el premio
Nóbel de Física Richard Frynman, es considerado el
iniciador de la "nanociencia" y ya en 1959 propuso fabricar
productos en base a un reordenamiento de átomos y
moléculas.
Se considera que la Ciencia y la Tecnología,
así como la Nanociencia y la Nanotecnología, son
campos muy fusionados, pero también distintos.
Díaz-Guerra, profesor titular UCM, nos recuerda en el
Blogs de Ciencia y Tecnología de Fundación
Telefónica: "Seis cosas que todo periodista
debería saber antes de escribir sobre nanociencia y
nanotecnología", las diferencias entre ambas.
Nanociencia es el estudio de los fenómenos y la
manipulación de los materiales a escala atómica o
molecular, donde las propiedades son distintas de las observadas
a escalas mayores. La Nanotecnología supone el
diseño, caracterización, producción y
aplicación de estructuras, dispositivos y sistemas
controlando la forma y el tamaño a escala
nanométrica.
La Comisión Europea ha lanzado dos
nuevas Iniciativas Tecnológicas Conjuntas (JTI en sus
siglas en inglés) denominadas ENIAC, en el campo
de la nanotecnología, y ARTEMIS, sobre sistemas
con inteligencia integrada. Ambas fueron aprobadas por el
Parlamento y el Consejo de Ministros Europeos a finales
de 2007, y ahora comienzan a caminar. Los cambios se
notarán a corto plazo. "Los objetivos de la
Comisión Europea es abordar la fragmentación de la
nanotecnología, mejorar los sistemas de
financiación, promocionar las economías de escala,
y acelerar la entrada en el mercado de productos basados en estas
tecnologías", recoge SINC de fuentes de la
Comisión Europea.
"En la actualidad son las tecnologías más
pequeñas las que están dando saltos importantes, y
las industrias deben hacer lo mismo", declara Viviane Reding, la
Comisaria de Sociedad de la Información y Medios de
Comunicación de la UE. "Las posibilidades que ofrece la
nanoelectrónica están limitadas sólo por
nuestra imaginación", explica por
último.
"ENIAC supone la puesta en marcha de la nueva
orientación pública-privada que aumentará la
competitividad de Europa en el campo de la
nanoelectrónica", según Alain Dutheil director de
la plataforma tecnológica europea ENIAC. "Invitamos a
todos los agentes de I+D de Europa a unirse a ANEAS,
asociación que supervisará las actividades de
ENIAC, a participar en este nuevo reto", declara
Dutheil.
Con la nanotecnología no sólo se atisban
buenas perspectivas en el tratamiento de las enfermedades, sino
que el diagnóstico también tiene su campo de
acción, en donde se podrá en esta etapa de la
evaluación molecular, identificar enfermedades
genéticas e infecciosas, entre otras. Así ha
ayudado a la creación de biochips, que permite gran
información a escala muy pequeña. Respecto a la
genética, permitiría la producción de
vacunas, medir la resistencia a los antibióticos de cepas
de la tuberculosis o identificar la mutación de algunos
genes, como el gen p53 en los tumores de colon y mama.
En el campo de la patología infecciosa se
está trabajando en ello, de manera que estas
nanopatículas en forma de gotas nasales puedan beneficiar
el tratamiento actual de las vacunas mediante inyecciones.
También ha demostrado ser satisfactoria, para las vacunas
anti-tetánica y anti-diftérica.
Nanotecnología y
cáncer
El uso de la nanotecnología permite inyectar al
paciente nanopartículas que se introducen en los tumores,
aniquilando las células del cáncer, sin
dañar al resto del organismo. "Hay cantidad importante de
candidatos para el transporte inteligente de sustancias que
aniquilan el cáncer y esas nanopartículas figuran
entre ellas", asegura el doctor Gordon McVie, profesor del
Instituto Europeo de Oncología, de
Milán.
Varias empresas europeas basadas en el uso de
nanopartículas, están investigando sobre
tratamiento y diagnósticos en los tumores cancerosos,
publica ELMUNDO.es, en su edición online. Se
trataría de llevar al torrente circulatorio
nanopartículas de hierro no tóxicas. Después
se identificarían marcadores tumorales específicos,
para dirigirlas al tumor de manera selectiva y estas
nanopartículas transportarían el medicamento.
Igualmente, se emplearía como instrumentación
clínica. Se sabe que el óxido de hierro tiene
propiedades magnéticas y se recubriría de una capa
de polisacáridos, lo que permitiría su
compatibilidad.
Este proyecto "MultiFun", está
coordinado por Atos Origin y el Instituto IMDEA Nanociencia de
Madrid y cuenta con la participación del Consejo Superior
de Investigaciones Científicas (CSIC), la
Fundación Centro Nacional de Investigaciones
Oncológicas Carlos III de Madrid y las empresas
Pharmamar y Soluciones Nanotecnológicas.
La investigación financiada por la Unión Europea,
se prolongará hasta el 2015. "MultiFun, abre un
gran futuro a posibles aplicaciones prácticas, como la
elaboración de partículas magnéticas
biocompatibles para el diagnóstico y tratamiento de
tumores de mama y páncreas", señala Rodolfo
Miranda, Director del Instituto IMDEA Nanociencia.
Con la ciencia de lo diminuto, se puede llegar a lugares
antes inaccesible. Un equipo de científicos de EEUU, ha
conseguido inyectar nanopartículas de silicona
fluorescente, para la localización de tumores. "Es la
primera nanopartícula fluorescente diseñada para
minimizar los efectos tóxicos secundarios", declara
Michael Sailor de la Universidad de California San
Diego, que encabezó el estudio publicado en la
revista Nature.
Seilor comentó a Efe, que ya se utilizan
nanopartículas de óxido de hierro, que son menos
tóxicas y que se pueden utilizar para diagnósticos,
pero no muy aconsejable para la administración de
fármacos. Se espera iniciar ensayos clínicos en
humanos dentro de unos dos años. "Las
nanopartículas inorgánicas, como las silicona, a
diferencia de las biológicas, no crean anticuerpos, con lo
cual no existe rechazo", explica Michael Sailor.
Un aliado para
detectar lo invisible
Cuando el cáncer ataca a una persona, con
probabilidad el cuerpo manifiesta unas señales antes de
que sea descubierta la enfermedad. En la actualidad es
difícil detectarlos, ya que los primeros cambios a nivel
molecular en esta fase son complejos y pueden pasar inadvertidos.
"La nanotecnología podría ofrecer solución a
este problema molecular", indica James Heath, científico
de la California Institute of Technology.
El investigador cree que conjuntos de pequeños
cables de silicona, cada uno fabricado para localizar una
proteína específica relacionada con el
cáncer, sería capaz de detectar los más
sutiles cambios en la química corporal del enfermo.
También sería más barato y sencillo, pues no
conllevarían muestras de tejidos y análisis de
laboratorios. Existen aún sistemas rudimentarios para la
detección de bastantes neoplasias; ocurre con el
cáncer de próstata o de ovarios, que además
de diagnósticos tardíos, son costosos e incluso
poco fiables.
"Llegaremos a desarrollar una prueba que con un pinchazo
en el dedo, se pueda detectar un cáncer, como hacen los
diabéticos para controlar el nivel de azúcar en
sangre", puntualiza James Heath.
Con los avances que este procedimiento está
llevando a la medicina, científicos de las
Universidades de Granada y Edimburgo, han logado
encapsular en microesferas el paladio, metal que no se haya en la
célula del hombre y que actúa como catalizador, lo
que permitiría crear un fármaco contra el
cáncer dentro de la célula, que podría ser
eficaz en tumores específicos y de esta forma, mejorar el
actual tratamiento de la quimioterapia. La encargada del
desarrollo de este procedimiento es la investigadora Rosario
Sánchez Martín, quien trabajó colaborando
con la Universidad de Kebangsaan de Malasia. El estudio
se publicó en la revista Nature
Chemistry.
Asimismo, el Instituto Nacional del Cáncer de
Estados Unidos (NCI) ha puesto en marcha la "Alianza para la
nanotecnología en el Cáncer", un proyecto que
incluye el desarrollo y creación de instrumentos diminutos
para la detección precoz.
Human Genome Project (Proyecto Genoma Humana) se sabe
más sobre el desarrollo del cáncer, lo que permite
el ataque directo a la base molecular de esta patología.
Sin embargo, hasta hoy los investigadores no disponían de
estas innovaciones tecnológicas relevantes para convertir
importantes hallazgos moleculares en beneficios para enfermos de
cáncer. Aquí empieza la nanotecnología a
asumir su papel, a través del desarrollo de avances
tecnológicos e instrumentos capaces de transformar la
capacidad diagnóstica, de tratamiento y preventiva de la
medicina de hoy.
"Los nanosistemas de liberación de
fármacos, actúan transportándolos a
través del organismo y aportan más estabilidad a la
degradación, lo que facilita su difusión a
través de las barreras fisiológicas y por tanto su
entrada en la célula diana", asegura María
José Alonso, investigadora de la Universidad de
Santiago de Compostela, que trabaja en este proyecto desde
1987. "Estos nanosistemas facilitan el acceso a las
células tumorales, reduciendo su acumulación en las
células sanas, con lo cual disminuye su efecto
tóxico", aclara Alonso.
De igual forma, en EEU James Baker, ha desarrollado una
nueva técnica con moléculas conocidas como
dendrímeros. La particularidad es que son tridimensionales
y se pueden diseñar a escala nanométrica. Los
dendrímeros tienen varios extremos libres, en los que se
pueden acoplar y transportar partículas diferentes, desde
fármacos hasta moléculas fluorescentes.
En su investigación, Baker aplicó
metotrexato, importante agente quimioterápico contra el
cáncer, en algunas ramas del dendrímero y en otras,
incorporó ácido fólico, una vitamina
indispensable para el metabolismo celular. "Es como un caballo de
Troya. Los folatos en la nanopartículas se aferran a los
receptores de las membranas celulares y éstas creen que
están recibiendo la vitamina, con lo cual el
fármaco anticanceroso penetra y ataca a la célula",
señala Baker.
Siguiendo con la patología tumoral, el
cáncer de próstata es difícil detectar en
estadios primarios, aunque se ha avanzado mucho desde la
implantación del estudio de diagnostico precoz en
pacientes a partir de los 50 años y la instauración
del control analítico del antígeno
prostático específico (PSA).
No obstante, se indagan soluciones innovadoras para
combatir esta enfermedad, mediante la investigación y la
incorporación de instrumentos que sean capaces de
determinar este parámetro biológico (PSA), con la
construcción de biosensores. Aquí es donde se
utiliza la nanotecnología basada en principios
ópticos, electrónicos y que pueden ayudar a la
detección, diagnóstico temprano y prevención
del cáncer de próstata, evitando la
biopsia.
Utilizando este tumor como modelo de
investigación, Robert Langer, del Instituto
Tecnológico de Massachusetts, y Omid Farokhzad, del
Departamento de Anestesiología y Urología del
Hospital Brigham y Women's, ambos en Boston, han
diseñado unas nanopartículas con las que atajar el
tumor de próstata actuando sobre las células
cancerosas sin perjudicar a las sanas. Según se publica en
el último número de la revista Proceedings of
the National Academy of Sciences, el equipo de
investigadores han desarrollado unas partículas
liberadoras de fármacos que parecen ser útiles ante
el cáncer de próstata.
Las nanopartículas transportaban
docetaxel (fármaco antitumoral), encapsulado en
un polímero biodegradable que se revestía con
moléculas de ADN y ARN. Al igual que los anticuerpos,
estas moléculas son capaces de reconocer receptores
específicos de la superficie celular y en este caso se
dirigían hacia el antígeno de la membrana
específica prostática (PSAM).
Las partículas liberadoras de fármacos
actuaban sobre las células enfermas gracias a ese
revestimiento con moléculas de ADN y ARN. Éstas
reconocían la PSAM, presente en la superficie de las
células afectadas y evitaban así a las
células sanas. Las nanopartículas fueron asimiladas
por las células del cáncer de próstata y
allí liberaron el docetaxel de forma continua,
hasta que se deshicieron. En un modelo de estudio con ratones,
los científicos observaron que con una única
inyección intratumoral de las moléculas cubiertas
por ADN y ARN se lograba reducir el tumor en cinco de los siete
ratones tratados; además, todos estos animales
sobrevivieron los 107 días que duró el
estudio.
En cambio, cuando inyectaron nanopartículas
desnudas (sin que las recubrieran las moléculas de ADN y
ARN), sólo se logró una reducción del tumor
prostático en dos de siete ratones y una supervivencia en
el 57 por ciento de los roedores. El tratamiento con
docetaxel administrado convencionalmente logró un
14 por ciento de supervivencia.
Uno de los coordinadores del trabajo, Robert Langer,
indica que "a partir de los 200 nanómetros, estas
moléculas difícilmente alcanzaban la membrana
celular"; por eso, trabajaron con partículas de unos 150
nanómetros de tamaño, lo que equivale a una
milésima parte del grosor de un cabello humano.
Nanotecnología y
diabetes
Otra patología que se puede beneficiar con este
método es la diabetes, enfermedad crónica de tipo
metabólico. En España se prevé que haya
más de 3 millones de diabéticos en el 2030,
según datos de la Organización Mundial de la Salud
(OMS). El tratamiento actual es inyectarse insulina
diariamente.
Un grupo de científicos de la Universidad de
Sevilla, liderado por Mercedes Fernández
Arévalo, ha creado nanopartículas de insulina de
liberación prolongada para administración
extravasal, es decir, sin necesidad de inyectarse y que ahora
probarán en modelos animales. Este proyecto incentivado
con 240.00 euros por la Consejería de
Innovación, Ciencia y Empresa, surge con el objetivo
de crear nanopartículas de moléculas
biológicas como la insulina para administrarlas por
vía oral.
"Nuestro grupo trabaja en nanopartículas que
portan diferentes grupos de activos, principalmente
fármacos, como antibióticos, anestésicos,
antiinflamatorios, antiulcerosos, anticancerosos o
moléculas proteicas. También trabajamos en el campo
de la cosmética y en el desarrollo de
macropartículas paramagnéticas con aplicaciones tan
variadas como herramienta de diagnóstico,
separación de biomoléculas, tratamientos
farmacológicos, etc.
"La aplicación de la nanotecnología en la
actualidad, al desarrollo de productos del mercado tanto
farmacéutico como cosmético y agroalimentario les
confiere a ambos, un elemento diferencial que deberá ser
tenido en cuenta por las empresas", añade.
"La OMS calcula que en el año 2000
existían en el mundo 171 millones de diabéticos y
se prevé un aumento de la enfermedad para el año
2030 de 366 millones. Las cifras que la OMS da para España
en el año 2030, serán más de 3 millones de
pacientes diabéticos. Todos necesitan una o varias
inyecciones al día. Imagine un futuro en donde puede
existir una alternativa a la administración parenteral,
como es la vía oral, con el aumento de la calidad de vida
que esto supondría", afirma Fernández
Arévalo, responsable del equipo.Se ha utilizado la
tecnología Flow Focusing, patentada por
científicos del Departamento de Ingeniería
Energética y Mecánica de Fluidos de la Escuela
Superior de Ingenieros Industriales de la US, bajo la
dirección del Profesor Alfonso Gañán Calvo,
cuyo grupo de investigación también participa en el
proyecto.
Esta metodología permite producir de manera
controlada gotas de tamaños nano- y micrométricos.
"Las gotas son generadas en el seno de un baño. Estas
gotas están formadas por un polímero, la insulina y
un disolvente orgánico. Ese disolvente se va evaporando y
la gota se va solidificando: así se obtiene la
partícula sólida", explica Lucía
Martín Banderas, miembro del grupo de Fernández
Arévalo. "Nuestro trabajo consiste en desarrollar las
formulaciones que permitan optimizar el producto final, que son
las nanopartículas", añade.
"En este caso concreto, necesitamos que el tamaño
de la partícula sea nanométrico, porque así
las partículas pueden atravesar intactas la barrera del
intestino y llegar al torrente sanguíneo, asegura
Fernández Arévalo. Las nanopartículas de
insulina, ya creadas, se van a probar por vía oral en
modelos animales, y posteriormente se hará lo mismo en
humanos.
Para realizar esta fase del proyecto, el grupo cuenta
con la colaboración del equipo de científicos
Endocrinología, Metabolismo y Nutrición
Clínica, de la Facultad de Medicina de la US,
liderado por el Profesor Alfonso Leal Cerro. "Se usan ratones
genéticamente modificados que sean diabéticos para
poder evaluar en ellos las respuestas a estas
nanopartículas de insulina", explica Fernández
Arévalo. "Entendíamos que teníamos que
formar un grupo claramente interdisciplinario, porque el reto era
muy importante ", añade.
Las nanopartículas desarrolladas por María
José Alonso, de la Universidad de Santiago de
Compostela y su equipo, está experimentando su uso
para administrar la insulina por vía oral, nasal o
pulmonar. Igualmente, la doctora Tejal Desai, profesora de
bioingeniería en Boston, ha desarrollado un dispositivo
que puede ser inyectado en el sistema sanguíneo y que
puede actuar como un páncreas artificial, liberando
insulina. Consistiría en encapsular células que
producen insulina en contenedores cuyas paredes tendrían
unos nanoporos, que por su diminuto tamaño sólo
pueden ser atravesados por moléculas como el
oxígeno, la glucosa o la insulina.
Así, las paredes de la cápsula impiden que
estas células que producen insulina sean reconocidas como
extrañas por los anticuerpos, mientras que los poros
permiten la liberación de la insulina y la entrada de
azucares y nutrientes. Esta técnica innovadora es base
para terapia de otras patologías como la enfermedad de
Parkinson, liberando dopamina en el cerebro, o el
Alzheimer.
Es una nueva aventura científica que se ve con
buenas perspectivas, y que puede abrir el horizonte a diferentes
diagnósticos y tratamientos en la lucha contra
enfermedades aún no controladas.
Autor:
Eduardo S G