Nanotecnología en medicina: enorme potencial, pero ¿los riesgos?

Nanotecnología, la manipulación de la materia a escala atómica y molecular para crear materiales con variaciones notables y nuevas propiedades, es un campo de investigación en crecimiento con un enorme potencial en muchos sectores, que van desde la salud hasta ‘inamovible.

Construcción y electrónica. En medicina, promete revolucionar la administración de fármacos, la terapia génica, el diagnóstico y muchas áreas de investigación, desarrollo y aplicación clínica.

Este artículo no intenta cubrir todo el campo, pero ofrece, con la ayuda de algunos ejemplos, algunas ideas sobre cómo la nanotecnología tiene el potencial de cambiar la medicina, tanto en el laboratorio de investigación como en la clínica. al mismo tiempo que se abordan algunos de los aspectos de la investigación financiados por los desafíos y preocupaciones que plantea.

¿Qué es la nanotecnología?

El prefijo nano proviene del antiguo enano griego. En ciencia, eso significa una mil millonésima parte (10 a menos 9) de algo, por lo que un nanómetro (nm) es una mil millonésima parte de un metro, o 0,000000001 metro. Un nanómetro tiene de tres a cinco átomos de ancho, o unas 40.000 veces más pequeño que el grosor del cabello humano. Un virus suele tener un tamaño de 100 nm.
La capacidad de manipular estructuras y propiedades a nanoescala en medicina es como tener una mesa de laboratorio submicroscópica en la que se pueden manipular componentes celulares, virus o fragmentos de ADN, al utilizando una gama de pequeñas herramientas, robots y tubos.

Manipulación de ADN

Las terapias que implican la manipulación de genes individuales, o las vías moleculares que influyen en su expresión, son las siguientes cada vez más estudiadas como una opción para el tratamiento de enfermedades. Uno de los objetivos más buscados en esta área es la capacidad de adaptar los productos a las necesidades del cliente. tratamientos según la composición genética de cada paciente. Esto crea la necesidad de herramientas que ayuden a los científicos a experimentar y desarrollar dichos tratamientos.

Imagine, por ejemplo, poder estirar una sección de ADN como una hebra de espagueti para examinarla u operarla, o construir nanobots que puedan caminar y reparar el interior de los componentes celulares. La nanotecnología ofrece a los científicos algo con lo que soñar lo más cerca posible de la realidad.

Por ejemplo, los científicos han unido con éxito perlas de látex recubiertas a los extremos de las perlas de látex modificadas. Luego, utilizando una trampa óptica que incluye un haz de luz enfocado para mantener las perlas en su lugar, estiraron las perlas de ADN para estudiar las interacciones de proteínas de unión específicas.

Nanobots y nanoestrellas

Mientras tanto, los químicos de la Universidad de Nueva York (NYU) han creado un robot a nanoescala a partir de fragmentos de ADN que camina sobre dos patas de solo 10 nm de largo. En un artículo de 2004 publicado en la revista, describen cómo su nanocaminador, con la ayuda de moléculas de psoraleno adheridas a las puntas de sus pies, da sus primeros pequeños pasos: dos hacia adelante y dos hacia atrás.

Uno de los investigadores, dijo que está considerando la posibilidad de crear una línea de producción a escala de molécula, donde podría mover una molécula hasta que se alcance la ubicación correcta, y un nanobot hace un poca química en él, una especie de soldadura por puntos en el espacio de ensamblaje de un automóvil. El laboratorio también busca utilizar la nanotecnología de ADN para hacer una computadora con biochip y descubrir cómo cristalizan las moléculas biológicas, un área que actualmente enfrenta muchos desafíos.

El trabajo que están haciendo estos colegas es un buen ejemplo de biomimética, donde con la nanotecnología pueden imitar algunos de los procesos biológicos de la naturaleza, como el comportamiento del ADN, para desarrollar nuevos métodos y quizás incluso mejorar. Calidad del ADN. Los nanobots basados ​​en ADN también se crean para atacar las células cancerosas. Por ejemplo, los investigadores relataron recientemente en la revista Science cómo informaron sobre el desarrollo de un origami nanobot de ADN para transportar carga molecular. El nanobot con forma de barril puede transportar moléculas que contienen instrucciones que hacen que las células se comporten de una manera particular. En su estudio, el equipo demostró con éxito cómo administraron con éxito moléculas que desencadenan el suicidio celular en las células de leucemia y linfoma.

También se están desarrollando nanobots hechos de otros materiales. Por ejemplo, el oro es el material que los científicos usan para fabricar nanopartículas, nanopartículas simples, especializadas en forma de estrella que pueden administrar medicamentos directamente al núcleo de las células cancerosas. En la revista ACS Nano, describen cómo las nanoestrellas cargadas de drogas se comportan como pequeños autostopistas, solo después de ser atraídas por una proteína sobreexpresada en la superficie de las células de cáncer de cuello uterino y ovario, depositan su carga útil correctamente en el núcleo de estas células.

Los investigadores encontraron que dar forma a su nanobot en forma de estrella ayudó a superar uno de los desafíos del uso de nanopartículas para la administración de medicamentos: cómo liberar medicamentos con precisión. Dicen que la forma ayuda a enfocar los impulsos de luz utilizados para liberar energía.

Nanofábricas que fabrican fármacos in situ

Los científicos encuentran que los medicamentos basados ​​en proteínas son muy útiles porque se pueden programar para enviar señales específicas a las células. Pero el problema con la administración convencional de estos medicamentos es que el cuerpo los descompone antes de que lleguen a su destino.

Pero, ¿y si fuera posible producir tales fármacos in situ, directamente en el sitio objetivo? Bueno, en un número reciente de Nano.

Cartas de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en los Estados Unidos muestran cómo es posible lograrlo. En su prueba de principio, demuestran la viabilidad del autoensamblaje de nanofábricas que fabrican compuestos proteicos, bajo demanda, en los sitios objetivo. Hasta ahora, han probado la idea en ratones, creando nanopartículas programadas para producir.

Nanofibras

Proteína verde fluorescente (GFP) o luciferasa expuesta a luz ultravioleta.

Al equipo del MIT se le ocurrió esta idea cuando intentaba encontrar una forma de atacar los tumores metastásicos, aquellos que se desarrollan a partir de células cancerosas que han migrado desde el sitio de origen a otras partes del cuerpo. Más del 90% de las muertes por cáncer se deben al cáncer metastásico. Ahora están trabajando en nanopartículas que pueden sintetizar posibles medicamentos contra el cáncer, así como otras formas de encenderlos.

Nanofibras

Las nanofibras son fibras con un diámetro inferior a 1000 nm. Las aplicaciones médicas incluyen materiales especiales para apósitos para heridas y textiles quirúrgicos, materiales utilizados en implantes, ingeniería de tejidos y componentes de órganos artificiales.

Las nanofibras de carbono también son prometedoras para la obtención de imágenes médicas y herramientas de medición científica precisas. Uno de los principales desafíos es cómo hacerlos siempre del tamaño adecuado. Históricamente, esto ha sido caro y ha llevado mucho tiempo.

Pero el año pasado, los investigadores revelaron cómo desarrollaron un nuevo método para fabricar nanofibras de carbono de tamaños específicos. Escritos en ACS en marzo de 2011, describen cómo lograron cultivar nanofibras de carbono de diámetro uniforme, utilizando nanopartículas de níquel cubiertas con una capa de ligandos, pequeñas moléculas orgánicas cuyas partes funcionales se unen directamente a los metales. .

Las nanopartículas de níquel son particularmente interesantes porque, a alta temperatura, contribuyen al crecimiento de nanofibras de carbono. Los investigadores también encontraron que había otro beneficio al usar estas nanopartículas, podían definir dónde crecían las nanofibras y corrigiendo el crecimiento de las nanofibras.

Podrían hacer crecer las nanofibras en un patrón específico deseado: una característica importante para nanopartículas útiles.

El plomo es otra sustancia que se utiliza como nanofibra, tanto es así que un futuro neurocirujano de la Facultad de Medicina ha puesto en marcha su propia empresa de nanomedicina con el objetivo de revolucionar la malla quirúrgica utilizada en los quirófanos. mundo entero. El producto principal es un polímero sintético que comprende hebras individuales de nanofibras y fue desarrollado para reparar el cerebro y la médula espinal. Pero cree que también podría usarse para tratar hernias, fístulas y otras lesiones.

Actualmente, las mallas quirúrgicas que se utilizan para reparar la membrana protectora que recubre el cerebro y la médula espinal están hechas de tela gruesa y resistente, rígida, difícil de trabajar. La malla de nanofibras de plomo es más delgada, más flexible y es más probable que encaje en la estructura del dispositivo.

Según él, cada alambre de la malla de nanofibras es miles de veces más pequeño que el diámetro de un alambre de acero. La idea es utilizar el material de nanofibras no solo para facilitar los procedimientos quirúrgicos, sino también para reducir el número de procedimientos. Complicaciones postoperatorias para los pacientes, ya que se resuelven de forma natural con el tiempo.

Investigadores del Instituto Politécnico de la Universidad de Nueva York (NYU-Poly) demostraron recientemente una nueva forma de producir nanofibras proteicas. En un artículo reciente en la revista, los investigadores afirman que encontraron su descubrimiento casi por accidente: estaban estudiando ciertas proteínas columnares derivadas del cartílago, cuando descubrieron que el dispositivo notó que en fuertes concentraciones, algunas de las proteínas se reunieron espontáneamente y se autoensamblaron en nanofibras.

Llevaron a cabo otros experimentos, como agregar aminoácidos que reconocen metales y diferentes metales, y descubrieron que podían controlar cómo se forman las fibras, cambiar su forma y saber cómo se unen. a pequeñas moléculas. Por ejemplo, la adición de fibras convertidas en níquel en esteras aglomeradas podría usarse para desencadenar la liberación de una molécula de fármaco unida a ellas.

Los investigadores esperan que este nuevo método mejore en gran medida la administración de medicamentos para tratar el cáncer, las enfermedades cardíacas y la enfermedad de Alzheimer. También pueden ver aplicaciones en la regeneración de tejidos humanos, huesos y cartílagos, …

Leave your comment

<