Nanotecnología: ¿Qué es la nanomedicina?

En los últimos años, la nanotecnología se ha convertido en un campo emergente de la ciencia y la tecnología que nos lleva hacia una nueva revolución industrial.

Nanotecnologías al servicio de la salud

La nanotecnología se define como “el desarrollo de la ciencia y la tecnología a nivel atómico y molecular, en una escala de aproximadamente 1 a 100 nm, para adquirir una comprensión fundamental de los fenómenos y materiales a esta escala nanométrica y para crear y utilizar estructuras, dispositivos y sistemas que tienen nuevas propiedades y funciones debido a su tamaño ”. Nanómetro (del latín nanus, enano) significa una mil millonésima parte de un metro. El aspecto más interesante de la nanotecnología no es la posibilidad de trabajar con materiales pequeños, sino el cambio a menudo radical en las propiedades físicas y químicas de la materia cuando se trabaja a esta escala: conductividad eléctrica, color, resistencia o elasticidad. , entre otras propiedades, se comportan de manera diferente al material volumétrico.

Es por eso que la nanotecnología se usa ampliamente en diferentes campos, incluidos los materiales, la electrónica, la medicina y la energía. Ya se han realizado importantes avances en la fabricación de materiales de mayor dureza y resistencia, ordenadores más rápidos y con mayor capacidad de procesamiento a través de microprocesadores con componentes nanotecnológicos, diagnósticos médicos más eficientes u obtención de energía a menor coste y respetuosa con el medio ambiente. Ya existen multitud de productos “nanotecnológicos” en el mercado, como cosméticos más eficaces y protectores, raquetas de tenis más suaves y resistentes, gafas que no rayen, ropa que no se arruga ni mancha. no, por nombrar algunos ejemplos.

La nanomedicina abre nuevas oportunidades

La irrupción de la nanotecnología en las ciencias de la salud ha dado lugar a una nueva disciplina denominada nanomedicina, cuyo principal objetivo es el desarrollo de herramientas para diagnosticar, prevenir y tratar enfermedades cuando aún se encuentran en un estadio avanzado o temprano en su desarrollo. La nanomedicina estudia las interacciones a nanoescala utilizando dispositivos, sistemas y tecnologías que incluyen nanoestructuras capaces de interactuar a nivel molecular y que se interconectan a nivel micro para interactuar a nivel celular.

Uno de los grandes desafíos de este proceso radica en el desarrollo de “nanoterapias” dirigidas específicamente a tejidos y órganos enfermos, evitando así dañar las células sanas circundantes y evitando así los temidos efectos secundarios de los tratamientos actuales. En el origen de la nanotecnología, se planeó fabricar “nanorobots”, que serían inyectados directamente y atacarían selectivamente los tejidos dañados, protegiéndolos incluso de ataques externos y reparando cualquier daño. Si bien esto sigue siendo ciencia ficción, se puede decir que se ha avanzado considerablemente en el diseño de nanoestructuras que incorporan diferentes funcionalidades y pueden desempeñar un papel muy similar.

El aumento paulatino observado en enfermedades graves como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, la diabetes o las enfermedades neurodegenerativas (Alzheimer y Parkinson), para las que no existe un tratamiento definitivo, requiere nuevos métodos diagnósticos y terapéuticos más rápidos. , más eficientes y específicos que los métodos actuales y que reducen al máximo los costes implicados.

La nanomedicina promete resolver algunos de estos grandes desafíos mediante la capacidad de detectar rápidamente la presencia de enfermedades (como el cáncer) o de regenerar órganos y tejidos dañados en el cuerpo, proporcionando un diagnóstico precoz, un tratamiento adecuado y un tratamiento adecuado. seguimiento eficaz del progreso del paciente. En un futuro próximo, los tratamientos remotos individualizados pueden incluso estar disponibles en el hogar o en el lugar de trabajo del paciente. La nanomedicina reúne tres áreas principales:

Nanodiagnóstico

El nanodiagnóstico consiste en desarrollar sistemas de análisis e imagen para detectar enfermedades o disfunciones celulares lo antes posible, in vivo e in vitro.

Administración controlada de fármacos (nanoterapia)

La nanoterapia tiene como objetivo apuntar a nanosistemas activos que contienen elementos de reconocimiento para actuar o transportar y liberar fármacos exclusivamente en las células o áreas afectadas, con el fin de obtener un tratamiento más eficaz, minimizando los efectos secundarios.

Medicina regenerativa

La medicina regenerativa tiene como objetivo reparar o reemplazar tejidos y órganos dañados utilizando herramientas de nanotecnología.

3 ejemplos de posibles aplicaciones

Un detector de nanotecnología para ataques cardíacos

Los nanosensores que detectan los ataques cardíacos antes de que ocurran podrían salvar vidas y ahorrar dinero.

Esto es exactamente en lo que Eric Topol, MD, de Scripps Health de San Diego, trabajó con Axel Scherer, PhD, de Caltech. Su tecnología utiliza diminutos nanosensores que pueden detectar el precursor de un ataque cardíaco. Una persona con un chip tan pequeño puede recibir una advertencia en su teléfono inteligente u otro dispositivo inalámbrico de que debe ver a su cardiólogo de inmediato.

Las últimas versiones del chip miden 90 micrones, mucho más pequeño que un grano de arena. Un médico o una enfermera podría inyectar el nanosensor en el brazo del paciente, donde fluiría hasta el extremo distal del dedo y se incrustaría, examinando la sangre en busca de células endoteliales que se hayan desprendido de la pared. de una arteria en un período anterior a un ataque cardíaco.

Los sensores ahora se utilizan para la detección de glucosa en estudios con animales. Se espera que las pruebas en humanos continúen a partir de entonces.

La combinación de un nanosensor y un teléfono inteligente emparejado podría usarse para rastrear enfermedades autoinmunes y cáncer. También se puede utilizar para detectar el rechazo en pacientes que han tenido un trasplante de órganos. En esta aplicación, el nanosensor podría calibrarse para detectar ADN del órgano donante en la sangre, que comenzaría a aparecer en la sangre como una señal temprana de rechazo.

Revolucionando la cirugía ocular

Los científicos del Laboratorio de Robótica Multiescala de ETH Zurich han desarrollado un pequeño microbot guiado magnéticamente diseñado para incrustarse en el ojo para realizar cirugías de precisión o desplegar cantidades precisas de medicamentos. Los investigadores han demostrado la viabilidad de la tecnología en pruebas en conejos.

Los robots utilizados en este proceso tienen un diámetro de 285 µm. Los microbots magnéticos son alimentados por campos magnéticos externos. Conocidos como OctoMag, los robots pueden producir fuerzas magnéticas y pares tridimensionales. El robot es tan pequeño que podría usarse para ayudar a disolver los coágulos en los vasos del ojo.

El tamaño de los microrobots autónomos siempre ha estado limitado por motores y dispositivos de propulsión. El OctoMag evita este requisito mediante el uso de un sistema de control magnético externo que puede guiar un dispositivo de inyección de aguja en el ojo, eliminando la necesidad de abrir el ojo.

En un horizonte más cercano, Folk dice: “Hay una gran empresa llamada Replenish Inc. [Pasadena, CA] que tiene una microbomba implantable. Se coloca justo detrás del ojo y finalmente libera este fármaco. Y lo sorprendente de su tecnología es que tienen sensores integrados, bombas y tecnología inalámbrica, todo en un espacio del tamaño de dos habitaciones apiladas. Ya hicieron su primera prueba en humanos, la pusieron detrás del ojo y liberaron las drogas con el tiempo.

Aplicaciones de la nanotecnología al tratamiento del cáncer

Se ha demostrado que las nanopartículas son útiles en la administración de tratamientos contra el cáncer.

Los científicos de la Universidad de Cornell, por ejemplo, pudieron introducir pequeñas partículas de aleación de oro en la sangre y en las células cancerosas, donde se pueden calentar para matarlas. Los científicos de Cornell eligieron el oro, el número 79 de la tabla periódica, por la facilidad con la que absorbe el calor infrarrojo. Los investigadores han descubierto cómo unir oro a anticuerpos que buscan células de cáncer colorrectal y suministran oro a las células cancerosas.

“Es una solución muy, muy, muy, muy genial y elegante”, dijo Folk, “pero el oro es bastante inerte, entonces, ¿qué pasa después? ¿Cómo extraerlo del cuerpo y con qué órganos interactúa el oro? Tienes que vigilar todo el ciclo. “

Mientras tanto, los ingenieros químicos del MIT han diseñado nanopartículas que transportan el fármaco contra el cáncer doxorrubicina, así como cadenas cortas de ARN que pueden bloquear uno de los genes que usan las células cancerosas para escapar del fármaco. Los investigadores del MIT buscaban formas de tratar una forma particularmente agresiva de cáncer de mama.

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