NANOTECNOLOGÍA APLICADA A LA MEDICINA
Luis Fernando Centeno Z., MSc.
Escuela Superior Politécnica del Litoral
Profesor de la Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación (FIEC)
Resumen:
La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas. Se considera que este campo iniciará la revolución industrial del siglo XXI y su estudio es de carácter multidisciplinario. Sus aplicaciones abarcan todas las actividades del quehacer humano, entre éstas tenemos, medio ambiente, sector energético, electrónica, exploración espacial, construcción, agricultura, cosmética, etc. En el presente artículo se explorarán dos aplicaciones y avances actuales en la medicina: el diagnóstico de enfermedades y su respectiva terapia.
Tal como nos lo anunció Richard Ferynman en su conferencia “There is plenty of room at the bottom” (Hay suficiente espacio en el fondo) en 1959, y cumpliendo la llamada Ley de Moore formulada por Gordon E. Moore, cofundador de la empresa INTEL, en 1965, la manipulación de la materia a escalas atómicas y la miniaturización de la electrónica son las principales claves de estudio, investigación y desarrollo tecnológico en nuestra época.
Al trabajar la materia en al menos una de sus dimensiones en la nanoescala (<1um), se reduce considerablemente el ratio de superficie/volumen, y permite observar propiedades fascinantes y distintas de las comunes; entre algunos ejemplos tenemos, el caso del cobre que cambia su color de opaco a transparente, el oro que cambia su estado de sólido a líquido a temperatura ambiente, la silicona deja de ser aislante y pasa a ser un conductor o el aluminio que incluso puede llegar a ser un combustible. Las leyes convencionales de la física y química dejan de ser aplicables al estudiar la materia en la nanoescala y se requiere el esfuerzo en conjunto de profesionales de distintas áreas para redefinir sus propiedades e interacciones con la materia y elaborar productos que contribuyan como soluciones en la sociedad.
Prácticamente, todas las áreas se han visto beneficiadas con la inclusión de la nanotecnología en procesos industriales y la vida humana en general. Son populares los videos en la plataforma YouTube acerca del recubrimiento de pintura que nunca se ensucia, o humedece en todo tipo de superficies tales como textiles o de automóviles, envases alimenticios en cuyo interior no queda desperdiciado nada del producto adquirido, elementos deportivos mejorados con aerodinámica y/o adhesión a la piel, y qué decir de los dispositivos electrónicos actuales cada vez de menor tamaño y mejor definición.
La nanomedicina, denominada así debido a la aplicación de la nanotecnología en las ciencias de la salud, es una de las ramas que proyecta grandes avances en sus aplicaciones, tanto en el diagnóstico como en la terapia.
Para la detección temprana de enfermedades o “nanodiagnóstico”, es posible al elaborar sensores en tamaños de unos cuantos nanómetros, capaces de interactuar con estructuras celulares moleculares e incluso el ADN. El sensor, al entrar en contacto con una estructura orgánica en particular de similar tamaño, experimenta un cambio en sus propiedades, sean estas físicas, químicas, ópticas, y/o eléctricas; este cambio es cuantificable y medible. Un “lab-on-a-chip”, o simplemente “LOC”, consiste en tener todo un laboratorio en un solo chip. La dimensión final del producto va desde milímetros hasta unos cuantos centímetros cuadrados y permite el manejo de fluidos muy pequeños o micro-fluidos, disminuyendo así el volumen de muestra a ser tomado. Los LOC son solo una variedad de biosensores que aportan a un gran conjunto de pruebas a realizarse donde se encuentre el paciente (“Point-of-care-testing” o “POCT” en inglés), lo cual evita que el paciente deba desplazarse a una unidad médica para poder realizarse un chequeo en particular.
Biosensor tipo ISFET: Consiste en una capa de 2 nm, óxido de grafeno depuesto sobre sustrato de silicio, para pruebas de detección de cáncer prostático de etapa temprana en muestras de sangre, desarrollado en las instalaciones de la University of Applied Sciences Kaiserslautern, en Alemania.
Con respecto a la terapia, uno de los aportes más significativos de la nanomedicina será la liberación controlada de fármacos. La medicina a ser suministrada al paciente se empaqueta o encierra en nanoestructuras capaces de movilizarse a través del flujo sanguíneo y llegar a la zona afectada, y una vez allí, liberar su contenido, de esta manera, el fármaco suministrado al cuerpo estará inactivo hasta llegar a la zona donde se lo requiera, y así minimizar efectos secundarios.
Para la administración de fármacos se ha propuesto varios tipos de nanopartículas que permiten atravesar membranas citoplásmicas y nucleares. Estas estructuras muy específicas pueden interactuar con neuronas o proteínas dentro de las células. Algunas de las estructuras propuestas son nanocápsulas, dendrímeros, liposomas, micelas, nanotubos, conjugados poliméricos, microgeles, entre otros.
La nanotecnología avanza y seguirá avanzando a pasos gigantescos; cada día nuevos estudios, investigaciones, publicaciones y productos en el mercado siguen apareciendo por todo el mundo para todo tipo de ámbito humano y tecnológico. Las aplicaciones de la nueva revolución industrial en el campo de la medicina van enfocadas a evitar movilizar al paciente innecesariamente, detectar enfermedades en etapas iniciales por medio de un diagnóstico más sensible, y optimizar el tratamiento farmacéutico, evitando complicaciones por efectos secundarios o contraproducentes en otras partes del cuerpo.
Referencias:
[1] Laura M. Lechuga (2016) Nanomedicina: Aplicación de la nanotecnología a la salud [Online]. Disponible en: http://digital.csic.es/bitstream/10261/44635/1/7_Nanomedicina.pdf