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Nanotecnología en salud (página 5)



Partes: 1, 2, 3, 4, 5, 6

Capítulo
III. NANOTECNOLOGÍA, SER HUMANO Y SALUD. Avances y
aplicaciones científico-tecnológicos en el campo de
salud y vida humana.

  1. CONSIDERACIONES A LAS APLICACIONES
    NANOBIOTECNOLOGICAS

La nanotecnología, es un área emergente y
multidisciplinar donde convergen la ciencia
(conocimiento
científico) y la tecnología
(técnica aplicada), orientadas hacia la
manipulación y control de la
materia a
escala
nano, sobre la cual, se puede transformar radicalmente el
actual estado del arte de casi todos, si no todos los
sectores industriales, incluyendo alimentación,
agricultura,
medicina,
arquitectura,
electrónica e informática; situación establece un
nuevo orden mundial frente a la inminente eventualidad de
poder crear
nuevos materiales
"inteligentes" que posean
propiedades químicas, biológicas y físicas
extraordinariamente diversas e incomparables que plantean nuevas
fronteras hacia la búsqueda de el bienestar humano, basado
en los inconmensurables beneficios en todas las ramas del saber
que brindan las tecnologías nanoescalares.

Dentro de este vasto y prometedor campo de aplicaciones
y beneficios que esbozan las tecnologías nanoescalares,
este apartado centrará su atención especialmente en el campo de la
nanobiotecnologia, entendida como el área de
"…aplicación de herramientas,
componentes y procesos de la
nanotecnología a los sistemas
biológicos…",
inherentes a la salud humana; y
que abarca la denominada
"nanomedicina", que a su
vez incluye el desarrollo de
nano-herramientas que prevén avances terapéuticos
que permitirán establecer niveles de monitoreo,
detección y acción
que derrumbarán la historia natural de la
enfermedad como la conocemos hoy, planteando una
reestructuración en los paradigmas
asistenciales curativos que sustentan los actuales sistemas de
salud y de el cuidado humano, estableciendo un nuevo orden
fundamentado en las novedosas e increíbles capacidades de
pronóstico y tratamiento a niveles premonitorios de una
enfermedad otorgadas por las tecnologías nanoescalares
aplicadas a la salud humana. Pero aún existen muchas
preguntas sin respuesta en cuanto a los impactos de la
nanobiotecnología, los desarrollos y notorios avances
podrían dar como resultado personas más saludables,
aun cuando los nuevos materiales nanoscópicos liberados al
ambiente
puedan generar enfermar a una comunidad.
"…Nadie está seguro de
cómo poder distinguir entre los nanoproductos benignos y
los peligrosos, y el naciente campo de la nanotoxicología
está teñido de
incertidumbre…"

En un futuro no muy distante se pronostica que el avance
de las ciencias del
cuidado de la salud humana habrán avanzado a niveles de
detección que permitirían el "…monitoreo
de las enfermedades
en el hombre
sano, propiciando en conocimiento
de las mismas en estadios tan incipientes, que motivarán a
replantear el concepto de
enfermedad en todos sus niveles…"
Las aplicaciones
nanobiotecnológicas se postulan entonces como la
solución que resolverá muchos de los problemas
actuales que corresponden a la vida y la salud del ser humano,
como lo afirma Lechuga:

…Es evidente que el [aumento en la
incidencia]… de enfermedades crónicas como
el
cáncer, la diabetes o las
enfermedades
cardiovasculares…así como el aumento de la
esperanza de vida con el consiguiente envejecimiento de la
sociedad… motiva la búsqueda de
nuevos métodos
de diagnóstico y terapéuticos que
sean más rápidos y eficaces que los actuales y
que además reduzcan al máximo los costes de los
análisis y los servicios, y
que al mismo tiempo sean
cómodos para el usuario…

Estos promisorios avances nanoterapéuticos
actualmente se desarrollan sobre tres categorías a
saber:

  1. Medios, técnicas
    y sistemas de nanodiagnóstico
  2. Nanodispositivos multifuncionales capaces de evitar
    las barreras biológicas para transportar
    múltiples agentes terapéuticos
  3. Medicina regenerativa e ingeniería de tejidos

Categorías que se desarrollarán más
adelante en este apartado.

  1. "[…] Nadie
    está seguro de cómo poder distinguir entre
    los nanoproductos benignos y los peligrosos
    […]."

    FUNDACIÓN HEINRICH
    BÖLL. ETC GROUP

    La relación y capacidad de ser humano para
    hacer uso con conocimiento de causa de la
    nanotecnología resultan en infinidad de beneficios
    que se podrían plantear para la humanidad desde la
    manipulación de la materia tanto biótica como
    abiótica.

    En este orden de ideas la nanotecnología en
    la manipulación de la materia podría influir
    sobre la vida y la salud de las personas tanto de forma de
    forma directa como indirecta. Directamente mediante la
    aplicación de nuevas nanotecnologías que
    posean componente de interacción franca evidente con la
    vida y salud humana, es el caso del sector salud, donde el
    diagnostico, tratamiento de enfermedades, los nuevos
    alimentos
    etc. hace que las aplicaciones nano estrechen su
    interacción directa con la vida. Indirectamente, la
    influencia que ejerce la de la nanotecnología sobre
    la vida, se da por medio de las acciones
    que la nanotecnología ofrece en los diferentes
    sectores productivos del mundo, los cueles establecen una
    relación de impacto sobre alguno de los
    determinantes de la vida, que en ultimas llegan condicionar
    el proceso
    de salud y la vida de las personas.

    Estas relaciones e interacciones de impacto
    directas o indirectas entre la tecnología y los
    ámbitos que componen los determinantes de la vida
    humana, traen consigo unas características que
    determinan el grado de beneficiosa o riesgosas que puede
    resultar para la vida humana. Específicamente en la
    aplicación de tecnologías que manipulan la
    materia a nivel nanométrico, para la producción de un bien o servicio
    que contribuyan al bienestar humano se identifican en lo
    diferentes niveles de interacción (directa o
    indirecta) diversidad de relaciones beneficiosas y
    riesgosas para la vida ser humano.

    En el apartado que se desarrolla a
    continuación se presenta la compilación de
    ventajas y preocupaciones que se identificaron mediante el
    estudio (ver apartados anteriores) de la relaciones que
    guarda la nanotecnología, con los diferentes
    sectores productivos de la industria mundial y con los determinares de
    la vida de las personas.

    1. Ventajas. Se pueden identificar
      como situaciones que generan o podrían generar
      beneficios directos o indirectos para la vida y la salud
      de las personas, desde cada uno de los campos donde la
      nanotecnología realiza y proyecta aplicar sus
      innovaciones:
  2. Ventajas y Preocupaciones de la
    Nanotecnología para la Humanidad.

En el campo ambiental

  • El desarrollo de procesos de producción
    industrial no contaminante, donde se reestructurarían
    los sistemas que actualmente se utilizan, los cuales producen
    residuales biológicos dañinos para el medio
    ambiente. Por medio de la producción
    nanotecnológica de compuestos utilizados en
    producción industrial se podría producir pocos
    contaminantes y estos a su vez podrían ser purificados
    por otro proceso nanotecnológico o reciclados dentro del
    mismo sistema.
  • La fabricación de nanosensores, los cuales se
    estructuran como componentes centrales en la
    determinación rápida y precisa
    (nanométrica) sobre contaminantes químicos y
    microorganismos presentes en el medio ambiente (suelo, agua,
    aire).
  • La elaboración de materiales y sistemas
    producidos desde la tecnología nanométrica, los
    cuales contribuyen al ahorro y
    aprovechamiento máximo de los recursos
    energéticos a nivel mundial.
  • La producción de sistemas de tratamiento y
    saneamiento de contaminantes ambientales, los cuales
    permitirán la eliminación de compuestos no
    deseados, y nocivos presentes en el suelo, agua y
    aire.

En el campo de la salud

  • El aumento de las posibilidades de detección
    de pequeñas cantidades de sustancias dañinas y
    agentes infecciosos en el cuerpo
    humano. Esto realiza aportes notables en el diagnostico
    precoz de enfermedades y por ende el mejor tratamiento y
    capacidad resolutiva de la terapéutica convencional
    actual.
  • El mejoramiento de la terapéutica
    farmacológica; lo que se pretende lograr mediante tres
    tipos de estrategias: 1)
    Incrementar la disponibilidad biológica que un
    medicamento pueda tener al ser administrado en el ser humano.
    2) suministro de medicamentos dirigido (medicamentos
    nanoselectivos) haciendo los medicamentos más selectivos
    y con menos reacciones adversas 3) Polímetros de
    medicamentos, reforzados con nanopartículas que forman
    uniones entre ambos materiales (entre
    medicamentos).
  • La generación de nuevas perspectiva
    terapéuticas de recuperación. 1) Caso especifico
    que sucede en la intervención de la nanomedicina en la
    regeneración de tejidos y órganos. 2) la
    Estimulación magnética transcraneana. 3)
    herramientas quirúrgicas de mayor precisión con
    proyecciones hacia el tamaño molecular. 4)
    Cirugía láser,
    entro otros.
  • La generación de nuevas
    tecnologías que faciliten y aproximen la
    aplicación de avances en criónica
    (Prolongación de la vida).

En el campo del agro y la
alimentación

  • El aumento en la producción y aprovechamiento
    máximo de los recursos por medio de las aplicaciones
    nanotecnológicas que favorecen la disposición
    eficaz, en cuanto a tiempo, espacio (cultivos inteligentes,
    plaguicidas nanoencapsulados etc.) de los insumos (ADN) para
    lograr la mayor producción del "producto"
    esperado. (Plantas,
    frutos, animales
    etc.).
  • La producción de nuevas formas, texturas,
    olores, sabores para los alimentos; lo que abriría campo
    para una revolución tanto en la industria
    alimenticia como en la gastronomía a nivel mundial.
  • El mejoramiento nanométrico de la
    composición nutritiva de los alimentos. Esto
    crearía notablemente, además de estrategias de
    nutrición en masa a los humanos
    (erradicación del hambre), se aumentaría la
    producción a gran escala de los alimentos, sin que se
    pierdan las propiedades nutritivas de los mismos.

En el campo socio político –
económico

  • La nanotecnología al estructurarse como una
    tecnología habilitadora en nuestra sociedad, que
    le permite ser aplicada a cualquier rama de la
    producción, por ende se generarían nuevos campos
    de producción, lo que contribuiría al crecimiento
    de la economía
    mundial.
  • Generación de nuevas aplicaciones que se
    conviertan en un factor de enriquecimiento y de mejora de la
    calidad de
    vida de los ciudadanos como valor
    importante para el desarrollo y mantenimiento de las sociedades.
  • El gasto en inversión pública gubernamental a
    nivel mundial en investigación y desarrollo
    aumentará de forma notable por las grandes oportunidades
    de mejoramiento que generan las nanotecnologías en los
    diferentes sectores productivos de un país.
  1. Preocupaciones. Por otro lado con
    respecto a la aplicación de la nanotecnología
    en busca de dichos beneficios, se identifican
    incertidumbres asociados específicamente a las
    características de la diversidad de productos
    que se pueden generar de la aplicación de una misma
    tecnología nano a los diferentes campos productivos de
    la industria mundial (ver imagen
    Nº 4); características particulares y con
    respecto a las cuales la investigación no es siempre
    concluyente:

Imagen Nº 4: Súper producción
"nanotecnológicas: "La formula mágica"

El campo Medio ambiente

  • La tendencia a la aglutinación de
    partículas nanométricas de síntesis
    y sus efectos potenciales con respecto al medio ambiente y a
    los organismos vivientes.
  • La reactividad que desarrollan ciertas
    partículas nanométrica frente a las interacciones
    en cada espacio y durante un tiempo determinado en
    interacción con otras partículas y/o con un
    organismo vivo en un ecosistema
    especifico.
  • Desconocimiento del ciclo de
    vida de los productos producidos mediante
    tecnologías nanométricas en el medio
    ambiente.
  • La biodiversidad se ve agredida por las tendencias
    homogeneizadoras hacia climas, animales, plantas y
    paisajes que propone la nanotecnología en
    busca del objetivo de
    conseguir cual de la variedad de estos se constituye como mas
    productivo a favor de la industria.

En el campo de la salud

  • La capacidad que posee la materia nanométrica
    de atravesar las barreras de los sistemas de protección
    del organismo humano (barreras cutáneas, pulmonares,
    intestinales, placentarias y hemato-encefálica);
    logrando tener un fácil acceso a áreas del cuerpo
    que están fuera del alcance de las terapias
    actuales.
  • La limitación en la investigación
    actual con respecto a las consecuencias posibles de los
    nanomateriales e instrumentos que son utilizados proceso y
    técnicas que incluyen la salud y la seguridad
    humana.
  • Los Conocimientos deficientes sobre higiene
    industrial ya que "los instrumentos actuales de evaluación de la exposición de los trabajadores
    normalmente utilizadas
    […] se adaptan mal a las
    nanopartículas en el medio laboral
    ", mientras que
    los pocos datos
    disponibles sugieren que las exposiciones pueden ser
    importantes durante la manipulación y producción
    de tecnologías nano.
  • La toxicología de los materiales
    diseñados nanotecnológicamente es en gran medida
    desconocida, y en que los datos de toxicidad no pueden
    extrapolarse de los estudios toxicológicos existentes
    que se hicieran en partículas de escalas
    mayores.

En el campo del agro y la
alimentación

  • La reactividad de las nanopartículas sobre las
    plantas, los animales, los microorganismos y los ecosistemas
    y los efectos desconocidos de estos sobre el medio ambiente el
    ser humano a corto y largo plazo.
  • La nanotecnología supone una grave amenaza
    para la soberanía alimentaria; ya que al
    aplicarse en cada una de las fases de la producción
    alimentaria y de la cadena de procesamiento, la
    nanotecnología representa una oportunidad sin
    precedentes para una concentración todavía mayor
    del control corporativo de los alimentos.
  • La implementación de nanoalimentos sobrelleva
    a interrogantes en los cuales la investigación
    nanotecnológica no es concluyente. Interrogantes tales
    como: ¿Qué tipo de reacciones podría tener
    las en le organismo nanopartículas adicionadas como
    agentes nutritivos a la producción de alimentos?,
    ¿Un nano alimento con otro podría tener
    interacciones nocivas para la salud del las personas que los
    consumen? ¿Los enlaces que unen las
    nanopartículas con los alimentos, se podrían
    romper al entrar en metabolismo,
    y si es así que efectos tendrían esas
    nanopartículas libres en nuestro organismo?, como las
    anteriores se podrían generar muchas preguntas entorno a
    los posible efectos, a corto y largo plazo, de los
    nanoalimentos sobre la salud de las personas.

En el campo socio político –
económico

  • Las Barreras de acceso generadas por el alto costo de la
    nanotecnología, tanto para los productores en sectores
    determinados (agroindustrial, energético,
    informático etc.) como para los consumidores que
    podrían llegar a necesitar una solución ofrecida
    por la nanotecnología para el bienestar
    humano.
  • La investigación en nanotecnología se
    encuentra bajo el mando de multinacionales y grandes industrias,
    que a nivel mundial son las que encargan de invertir en la
    investigación e implementación de la
    nanotecnología; lo cual significa que mientras los
    estados no se apersonen e investiguen en este campo, el
    objetivo de producción económica, bajo el cual se
    mueve la nanotecnología, no tendrá frutos para la
    población en general de un
    país.
  • La mayoría de gobiernos a nivel mundial
    no ha desarrollado normatividad que regule la
    manipulación de nanopartículas de manera segura
    para el medio ambiente y para las personas, durante el proceso
    de su fabricación, uso y/o desecho.
  • La tendencias de producción afanosa y en masa,
    sobre las cuales se han establecido un gran número de
    compañías cobijadas por el paradigma
    industrial esencial, basado en la optimización de los
    procesos de fabricación, y donde se concibe al hombre y su
    mano de obra, como si de una simple maquina de
    producción se tratara y cuyo objetivo fuera optimizar la
    eficiencia
    productiva de la compañía al coste que fuere,
    inclusive abandonando y aboliendo la "obsoleta"
    intervención humana en los procesos
    productivos.
  • La existencia de brechas entre las riquezas entre las
    naciones, reduce para unas la capacidad de
    investigación, desarrollo e implementación de la
    nanotecnología en todas las naciones del mundo.
    Situación que excluye a las naciones con más
    limitaciones, en cuanto a sus capacidades y riquezas, de la
    posibilidad de asumir el costo y la obligación del
    desarrollo las nuevas nanotecnologías, lo que limita su
    desarrollo a una relación directamente proporcional con
    su capacidad y recursos económicos.

En otros campos

  • La convergencia de la nanotecnología con otras
    disciplinas como la biología, las
    tecnologías de la información y de la
    comunicación y las ciencias cognitivas se
    acompaña de numerosos desafíos éticos y
    sociales, sobre todo cuando concierne la identidad
    humana y la relación del ser humano con la naturaleza.
    Estudios que hasta el día de hoy no se han hecho
    concienzudamente, de manera que generen un conocimiento amplio
    e integral en y por de la vida del ser humano y del medio que
    lo rodea.
  • Las nanotecnología podrían contribuir a
    optimizar ciertas características fisiológicas y
    cognitivas del ser humano por medio de
    tecnologías con aplicaciones y potencial para el
    mejoramiento del desempeño humano. Este
    proceso toca que indirectamente toca el punto de "mejoramiento
    del ser humano"; situación que atenta contra la
    diversidad racial y generan interrogantes éticos acerca
    de ¿Quién decidirá que raza es la mejor?,
    ¿Qué pasara con quienes no poseen genes lo
    suficientemente buenos para replicarlos?, son interrogantes que
    parecen sacado de un película de ciencia
    ficción, pero que por medio de la aplicación de
    la nanotecnología están a la orden del día
    de quienes tienen la capacidad de adquisición a dichas
    tecnologías (p ej. La eugenesia).

Todos estos anteriores riesgos surgen
como resultado del análisis de las relaciones
sinérgicas que se establecen entre las
nanotecnología y los determinantes de la vida del ser
humano; siguiendo el principio de precaución se identifica
que en dichas relaciones existe una certeza incompleta, es decir,
se conoce y se establece un objetivo (causa) para una
tecnología nano determinada, pero no se tienen evidencias y
se desconoce de los repercusiones y daños (efecto) que se
podrían generar tanto directa como indirectamente sobre la
salud de las personas.

  1. Incertidumbre, principio precautorio e
    implicaciones para la salud
    . El principio precautorio
    surge como resultado de la evaluación de la capacidad
    asimilativa, de los ecosistemas, del medio ambiente y del ser
    humano para resistir y asimilar una
    "actividad" en
    particular introducida dentro de sus esquemas sociales,
    culturales, ambientales y económicos y con la cual
    deben entablar una nueva relación de
    interacción constante bajo un marco de cambio y
    renovación. Es entonces que surge el principio
    precautorio como un instrumento que marca la
    estructura
    bajo la cual se deben acoger nuevos marcos legislativos, y
    nuevas formas de asumir las novedosas y deslumbrantes
    tecnologías nanoescalres por parte de la
    sociedad.

En particular en el campo de la salud, considerablemente
sensible a los cambios y avances
tecnológicos globales, se debe asumir desde este campo
y bajo el principio de precaución los inminentes impactos
positivos y negativos, sobre los procesos ambientales,
biológicos, culturales, sociales y económicos que
deriven de las aplicaciones de las tecnologías
nanoescalares, en esencia buscando anticiparse al daño y
así proteger, promover y preservar la salud humana, el
medio ambiente y la cultura de las
sociedades.

A pesar de las numerosas formulaciones de este
principio, y de la falta de uniformidad de su aplicación,
tres elementos pueden ser distinguidos y evaluados con especial
precaución en todos los campos posibles de
aplicación de las tecnologías nanoescalares, y en
especial por el campo de la salud humana que se convierte, como
la puerta más accesible.

  1. En particular en el campo de la salud debe
    incluirse a la "amenaza de
    daño"
    el análisis en el uso
    de aplicaciones: por acción (uso innecesario,
    dañino o no beneficioso), por omisión
    (no aplicar la tecnología a usuarios que
    podrían beneficiarse) o por mal uso (uso
    indiscriminado y basado en incertidumbre).

  2. Amenaza de daño. Aún
    cuando no hay consenso en el nivel de daño que se
    requiere para activar el principio precautorio, algunas
    formulaciones de este principio requieren que el perjuicio
    sea grave e irreversible; este requisito es usado en la
    Declaración de Río. El Protocolo
    de Cartagena, por otra parte, requiere
    "daño inminente" y "efectos
    negativos"
    para poder activar este
    principio. Debido a la complejidad e incertidumbre sobre los
    efectos de las tecnologías nanoescalares en la salud
    humana, las aplicaciones de estas tecnologías son los
    candidatos perfectos para la aplicación de este
    principio. Las aplicaciones son altamente perniciosas hasta
    que con estudios formales que demuestren absolutamente lo
    contrario, es apremiante evaluar si con el uso de
    nanoaplicaciones en una persona, se
    pueda afectar la salud de varias, ya que como afirma Herrera:
    posibles nanoresiduos puedan fácilmente propagarse
    en el medio ambiente y así afectar la salud humana si
    se consumen involuntariamente El daño potencial de
    estos organismos, por ende, puede ser grave e
    irreversible.
  3. Incertidumbre. Incertidumbre se
    refiere a situaciones en las cuales no existe evidencia
    contundente sobre la seguridad o beneficios de las
    aplicaciones nanoescalares. Aplicable a la gran
    mayoría de aplicaciones gracias a la afanosa tendencia
    de aplicación de tecnologías nanoescalares que
    fácilmente saltan del laboratorio a las manos del
    usuario.
  4. Necesidad y deber de actuar. El
    principio precautorio ha sido criticado por la falta de
    pautas para su aplicación a nivel internacional,
    aún cuando no existe consenso en cuanto a que medida
    es aplicable a cada nanoactividad, la regulación
    precautoria de las aplicaciones nanoescalares requiere que
    los gobernantes y las sociedades actúen invirtiendo la
    carga de la prueba a los proponentes de una actividad para
    que demuestren que las aplicaciones no tendrán efectos
    negativos sobre la salud humana o el medio
    ambiente.
    1. A continuación presentamos una descripción que muestra una clasificación informal
      de algunas de las aplicaciones más notables en el
      área del nanodiagnóstico (Véase
      Gráfico N° 1).

      Figura N° 3. Clasificación de
      los nanosistemas de diagnóstico

      1. Dentro de este amplio margen se
        incluyen:

        1. Imagen N° 5.
          Representación Nanoshell

          Adaptado de: Nature
          Materials. Formación de un nanoshell en
          interacción con anticuerpos. En:
          Nanoscale photonics: Nanoshells: gifts
          in a gold wrapper
          . Mark L. Brongersma. Nature
          Materials 2, 296 – 297 (2003)

          Los nanoshells poseen la capacidad de
          absorber o repartir rayos de luz a la longitud de onda deseada,
          lo que les confiere una propiedad de luminiscencia
          reactiva, que en determinado momento si la fuente
          de luz persiste durante cierto tiempo,
          induciría a los nanoshells a incrementar
          su temperatura hasta valores suficientes como para
          "destruir" células enfermas y/o generar
          procesos acelerados de
          escarificación/reconstrucción
          tisular (Giraldo Gallo., et. al., 2007). Los
          nanoshells poseen cualidades de nanoestructuras
          ya que en sus superficies pueden ser acoplados
          diferentes tipos de nanodispositivos, pero a su
          vez y dependiendo del dispositivo acoplado a su
          superficie asume la cualidad de biosensor al
          poseer la capacidad de localizar e identificar
          selectivamente sustancias, microorganismos y/o
          células con determinadas
          características y/o
          propiedades.

          Como consecuencia, las
          nanopartículas nanoshell, ofrecen
          una plataforma tecnológica para una amplia
          variedad de terapias diagnósticas, todas
          ellas sujetas a la posibilidad de ligar a la
          superficie metálica de una nanoshell,
          moléculas receptoras especificas a una
          sustancia u organismo prepatógeno en
          particular.

          Las propiedades de las nanoshells son
          aplicables en la localización,
          reconocimiento y destrucción
          termal de
          células cancerígenas
          específicas y de angiogénesis
          particulares en la proliferación tumoral,
          utilizando un láser infrarrojo que penetra
          los tejidos y sangre sin dificultad para generar
          la reacción deseada en las
          nanopartículas. Además los
          nanoshells sugieren una posible aplicación
          en la soldadura de tejidos con
          pérdida de continuidad e integridad
          tisular, por medio de un rápido cierre
          "endoscópico" derivado de mecanismos de
          escarificación por calor de heridas
          quirúrgicas o graft arteriales. (Giraldo
          Gallo., et. al., 2007).

        2. Nanoshells. Son
          nanopartículas que se conforman por una
          delgada capa metálica generalmente de
          oro, de unos 8 a 10
          nanómetros que recubre una estructura
          esférica de silicio de un diámetro
          aproximado de unos 100 nanómetros.

          "De acuerdo a la
          investigación del Instituto
          Politécnico de Rensselaer y la Universidad de Illinois han
          conseguido ligar enzimas basadas en ADN en
          nanotubos de carbono, logrando con esto producir
          estructuras hibridas capaces de degradar
          secuencias especificas de ARN, lo que se
          convierte en otra herramienta terapéutica
          para el tratamiento del cáncer ya que
          permite bloquear la producción de proteínas necesarias para
          conservar el
          estado cancerigeno de la
          célula." (Giraldo Gallo., et. al.,
          2007)

          Los nanotubos de carbono también
          pueden ser utilizados como nanobombas. Las
          nanobombas son simplemente conglomeraciones de
          nanotubos de carbono recubiertos de anticuerpos a
          escala nanométrica, que una vez son
          expuestos a la luz y al calor resultante, son
          incapaces de disipar la energía
          concentrada y se produce una especie de
          explosión, como "…resultado de
          la absorción de agua en los apilamientos
          de nanotubos de carbono, el calentamiento del
          agua dentro de éstos alcanza los 100°
          C, al ser expuestos a un láser de 800nm
          con intensidades en el rango de 50-200
          mW/cm2…". Al encontrarse
          confinada la energía térmica en los
          nanotubos de carbono, se produce un incremento en
          la presión del agua evaporada
          causando su explosión
          ; estas
          explosiones de ser inducidas al interior de
          células cancerosas podrían
          contribuir con su destrucción selectiva,
          de acuerdo a los resultados de las investigaciones de el grupo de científicos de la
          Universidad de Delawere. Lograron recrear las
          explosiones en soluciones que incluían
          agua, fosfato y sal, lo que significa que las
          nanobombas podrían usarse en el cuerpo
          humano. Las nanobombas son muy selectivas, de
          actuación muy específica, y
          mínimamente invasivas y sin toxicidad
          demostrada hasta el momento, aunque aún se
          cuenta no se cuenta con suficiente
          información las nanobombas derivadas de nanotubos de carbono
          surgen como una gran promesa como dentro del
          campo de los agentes terapéuticos para
          eliminar células cancerosas, gracias a que
          su "onda de
          choque"
          las elimina y
          además erradica las sendas
          biológicas que transportan las
          instrucciones para generar nuevas células
          cancerosas adicionales, y a las
          angiogénesis que nutren a las
          células enfermas.

        3. Nanotubos de carbono y C60.
          Los nanotubos de carbono han demostrado capacidades
          excepcionales de transporte y funcionalización
          química que junto con la
          respuesta ante la radiación óptica en la ventana de
          700-1100nm, para la cual existe transparencia en
          tejidos vivos, los convierte en excelentes agentes
          para suministro selectivo de
          fármacos
          .
        4. Dendrímeros, como nanopuerto
          de acopio.
          Los dendrímeros aparecen
          como las estructuras con mayor potencialidad en las
          aplicaciones biomédicas, puesto que se trata
          de una nanoestructura que parte de una topología dendrítica
          (Véase Imagen N° 6a) que es obtenida por
          síntesis covalente de nanoestructuras.
          Técnicamente los dendrímeros son
          polímeros con un tamaño aproximado de
          10nm, a su vez estos se encuentran conformados de
          acuerdo con Giraldo Gallo, por:
      2. Nanoparticulas y
        nanoestructuras.
        Las
        nanopartículas y nanoestructuras hacen
        referencia a estructuras individuales o a un
        conglomerado de ellas donde una de sus dimensiones se
        encuentra entre 1 y 100 nm.
    2. Nanosistemas de diagnóstico.
      El objetivo de los nanosistemas de diagnóstico
      es el identificar la aparición de una enfermedad en
      sus primeros estadios a nivel celular o molecular e
      idealmente al nivel de una sólo célula, mediante la
      utilización de nanopartículas o
      nanodispositivos (nanobiosensores, nanosensores de ADN,
      nanolaboratorios*, etc.). Los nanosistemas de
      diagnóstico se pueden aplicar in-vitro o
      in-vivo, como afirma Lechuga: En aplicaciones
      de diagnóstico in-vitro, los nanodispositivos
      son capaces de detectar con sorprendente rapidez,
      precisión y sensibilidad la presencia de
      microorganismos patógenos, proliferaciones celulares
      precancerosas y defectos en el ADN a partir de muestras de
      fluidos corporales o de tejidos. En aplicaciones de
      diagnóstico in-vivo, se pueden desarrollar
      nanodispositivos biocompatibles que, por ejemplo, al ser
      administrado en el cuerpo humano pueden efectuar unas
      búsquedas selectivas para identificar estadios
      iniciales de una enfermedad, identificar y cuantificar la
      presencia de una determinada molécula o de células cancerígenas. (Lechuga,
      2006).
  1. APLICACIONES BIOMÉDICAS DE LA
    NANOTECNOLOGÍA "NANOTERAPÉUTICA".
  • Un núcleo, que se puede asociar como el centro
    de información molecular a partir del cual por
    vía covalente se programa la
    forma, tamaño, dirección y conexión de las otras
    capas que van conformando el dendrímeros.
  • Una región de amplificación de la pila
    de brazos que define el tipo y cantidad de espacio que puede
    ser incluido por los grupos
    terminales durante el crecimiento del dendrímeros el
    cual involucra lo formación de número exponencial
    de enlaces covalentes por cada paso.
  • Una superficie conformada por grupos terminales
    capaces de cumplir múltiples funciones entre
    ellas , las de tipo biomédico , tales como transferencia
    de material genético, transporte y suministro de
    fármacos, agentes antivirales y de contraste en MRI y
    rayos
    X.

Para diagnóstico y tratamiento de enfermedades
crónicas hasta hoy incurables como por ejemplo el
cáncer, los dendrímeros se proyectan como
plataformas robustas para la implementación de
dispositivos multifuncionales, acoplados en la superficie con
distintas funciones como identificación de células
cancerigenas, aplicación de fármacos, monitoreo
unicelular y agentes, todos estos dispositivos acoplados a una
sola nanopartículas (Véase Imagen N° 6b).
(Giraldo Gallo., et. al., 2007)

Imagen N° 6. Representación
Dendrímero. a) topología dendrítica. b)
Arquitectura molecular de un dendrímeros: esta conformado
por un núcleo, región de amplificación y una
superficie funcional de intercambio.

a.

b.

Adaptado de: GIRALDO GALLO, Jairo.
GONZÁLEZ, Edgar. GÓMEZ BAQUERO, Fernando.
NANOTECNOCIENCIA: Nociones preliminares sobre el universo
nanoscópico.
Bogotá. UNIBIBLOS – Universidad
Nacional de Colombia. 2007.
p. 139.

  1. Nanobiosensores fotónico y
    mecánicos
    . Los nanobiosensores, son
    dispositivos capaces de detectar en tiempo real y con una
    alta sensibilidad y selectividad agentes químicos y
    biológicos. Un biosensor es un dispositivo compuesto
    por dos elementos fundamentales: un receptor
    biológico
    (p. ejemplo proteínas, ADN,
    células) preparado para detectar
    específicamente una sustancia y un transductor,
    capaz de interpretar la reacción de reconocimiento
    biológico que produce el receptor y traducirla en una
    señal cuantificable (Lechuga, 2001).

El término "nanobiosensor" designa a
aquellos biosensores cuyas propiedades vienen moduladas por la
escala nanotecnológica con la que están fabricados.
Es de esperar que gracias a su tamaño los nanobiosensores
puedan ser fácilmente introducidos en el interior del
cuerpo humano, por lo que podrían proporcionar datos mucho
más fiables del estado de
salud de un paciente. Dentro de los desarrollos incrementales de
nanobiosensores se destacan (Lechuga, 2005):

  • Los nanobiosensores fotónicos
  • Los basados en nanopartículas de oro o
    magnéticas
  • Los nanobiosensores tipo FET basados en nanotubos de
    carbono
  • Los biosensores nanomecánicos tipo MEMS/NEMS,
    que han surgido como reemplazo de los biochips de
    ADN.

El Oak Ridge National Laboratory, desarrollo un
nanosensor óptico que permite la medida en el interior de
una única célula de su estado metabólico. El
nanosensor consiste en una fibra
óptica muy afilada (su extremo final tiene sólo
30-50 nm) lo que le permite penetrar a través de la
membrana celular sin causar ningún daño y sin
alterar el funcionamiento normal de la célula. La fibra
óptica se biofuncionaliza con anticuerpos
específicos antes de su introducción. Una vez dentro, la nanosonda
puede detectar especies químicas y señalizar
procesos moleculares en localizaciones específicas dentro
de la célula. La detección se realiza a
través de la interacción del campo evanescente de
la luz que circula por la fibra óptica con la
interacción biomolecular que tiene lugar con el
bioreceptor específico anclado en la superficie del
extremo final de la fibra. Con esta técnica se abre la
posibilidad de identificar cambios patológicos dentro de
una célula individual e incrementar nuestro conocimiento
sobre las funciones celulares in-vivo como la división
celular, la apoptosis, funcionamiento de las nanomáquinas
biológicas, etc.

Otro tipo de nanobiosensor en desarrollo son los
biosensores nanomecánicos, que emplean como sistema de
transducción la deflexión nanométrica de una
micropalanca o el desplazamiento de su frecuencia de resonancia
al interaccionar con el sistema biológico. Este tipo de
biosensores son conocidos como biosensores nanomecánicos
dado que el cambio en la posición y movimiento de
la micropalanca inducido por el reconocimiento molecular ocurre a
escala de unos pocos nanómetros. Entre estos dispositivos
se encuentran los denominados nanoalambres, que son
nanoestructuras en forma de filamento, recubierto de receptores
biológicos específicos a determinado tipo de
microorganismos y/o sustancias que al encontrarse inmerso en un
medio celular puede variar su conductividad eléctrica al
reconocer el agente de acuerdo al tipo de receptores en sus
superficie, cambios que pueden ser traducidos y amplificados
dando lugar a señales
de identificación de ciertas patologías, como el
cáncer. (Giraldo Gallo., et. al., 2007)

Existe además otro tipo de nanosensores en
proceso de construcción, los nanocantilevers,
dispositivos en forma de peine, en cuya superficie al igual
que los nanoalambres se fijan receptores, los cuales al
interactuar con determinada sustancias, microorganismo
y/o molécula experimentan una flexión que puede ser
traducida a una señal eléctrica útil para la
detección y reconocimiento
en el diagnóstico
temprano de ciertas enfermedades.

  1. Puntos cuánticos. Los
    puntos cuánticos consisten en dispositivos de baja
    dimensionalidad así denominados porque su
    tamaño nanométrico provoca un efecto de
    confinamiento cuántico en su estructura lo cual los
    obliga a emitir radiación con una frecuencia
    dependiente entre otros aspectos del "grado de
    confinamiento"
    a que hayan sido sometidos. Los puntos
    cuánticos están fabricados de material
    semiconductor "naloleds" y contienen sólo unos cientos
    de átomos y cuando son excitados emiten luz en
    diferentes longitudes de onda dependiendo de su
    tamaño, por lo que son extremadamente útiles
    como marcadores biológicos de la actividad celular,
    gracias a que la emisión de fluorescencia de los
    puntos cuánticos es tan intensa que es incluso posible
    detectar una célula que contenga una única de
    estas nanopartículas. (Lechuga, 2006). Para llegar a
    este grado de funcionalidad, los puntos cuánticos
    requieren de una cubierta externa (shell) que evita
    que el núcleo sufra una disolución
    espontánea, aunque esta coraza no participa en los
    procesos ópticos cumple un papel esencial en el
    mantenimiento del núcleo reactivo, al cual
    también se le dota de una envoltura interna conformada
    por ligandos orgánicos, ligados por enlaces covalentes
    a la superficie externa (shell), y de una capa
    exterior de polímeros, que garantiza la estabilidad en
    los diferentes ambientes en donde se coloquen los puntos
    cuánticos, además de permitir fijar a esta
    superficie entidades moleculares que se requieren para un uso
    especifico del dispositivo (anticuerpos, ácidos
    nucleicos, etc.)

Los puntos cuánticos son hoy en día
comerciales y diversos grupos de investigación han
demostrado con éxito
su utilidad para la
localización de tumores en los primeros estadios, por lo
que se puede proceder a su extirpación inmediata. Para
conseguir esta localización hay que recubrir la superficie
del punto cuántico con moléculas biológicas
(bioreceptores) con afinidad hacia un compuesto
específico, (por ejemplo, cierta proteína ó
ciertas moléculas que se encuentran en mayor
proporción en la superficie de las células
cancerosas como los receptores de ácido fólico o la
hormona luteinizante) asociado con un tipo de cáncer en
particular. Cuando los puntos cuánticos se acercan a una
muestra que contiene dicha proteína, ambos se unen y se
podría detectar la interacción iluminando los
nanocristales con luz ultravioleta y observando su emisión
característica. Debido a la cantidad de colores en que
pueden emitir, los puntos cuánticos se pueden combinar
para detectar diversas sustancias, células tumorales,
antígenas, etc., de forma
simultánea. (Lechuga, 2006).

  1. Medicamentos y nanotecnología. La
    administración de sustancias al
    interior o exterior de un organismo humano, con el fin de
    prevenir, curar o aliviar una enfermedad y corregir o reparar
    las secuelas de ésta, se ha convertido en una de los
    componentes fundamentales de las acciones del sector salud
    (estructurado desde un paradigma biologisista).
    Como respuesta a esto la nanotecnología apunta
    sus aplicaciones a producir y mejorar tratamientos
    farmacológicos especialmente eficaces para
    combatir las afecciones y enfermedades
    determinadas.

La nanotecnología ofrece sus opciones para
integrarse al campo de la industria farmacéutica, ya que
hace uso de su capacidad de operar en la misma escala en que los
procesos biológicos dan funcionalidad al organismo
humano.

Una molécula de ADN es de unos 2.5 nm de ancho
y la hemoglobina es de unos 5 nm de diámetro. Las
células humanas son mucho más grandes, en el
orden de las 10-20 micras en diámetro (10 mil a 20 mil
nanómetros, lo que significa que los materiales y
dispositivos nanoescalares pueden penetrar con facilidad en
casi todas las células sin activar respuesta de
inmunidad alguna.

Esta característica facilita las proposiciones de
la nanotecnología en cuanto al diseño
de partículas, materiales y dispositivos nanoescalares que
interactúen con los materiales biológicos en formas
más directas, eficientes e incluso más precisas al
momento de propender por un objetivo
farmacoterapéutico.

Adicionando a la característica de inactividad
inmunológica del cuerpo ante los sistemas
farmacéuticos nanoescalares, se debe tener en cuenta
también, que el nanométrico tamaño de estos
le atribuye la capacidad de acceder a regiones del organismo de
las personas (cerebro o las
células cancerigenas particulares) que han sido muy
difíciles de alcanzar con las actuales (tamaño
micrométrico) tecnologías
farmacológicas.

La terapéutica farmacológica actual se
pretende mejorar mediante la implementación de tres tipos
de estrategias que la nanotecnología propone; éstas
se relacionan entre ellas con en el fin compartido de aumentar la
eficacia de
los medicamentos:

  1. Incrementar la disponibilidad biológica de
    los medicamentos:
    Cuando un compuesto farmacéutico
    es formulado o reformulando como nanopartícula, aumenta
    su nivel de disponibilidad biológica. Esto gracias a que
    el cuerpo puede absorber un compuesto nanotecnologicamente
    formulado más pronto y fácilmente; esta
    particularidad se genera como resultado de la
    interacción de dichos compuestos con el organismo en una
    escala más cercana a la dimensión métrica
    en la que ocurren los procesos biológicos.
  2. Suministro de medicamentos nanoselectivos: Al
    explorar, investigar y poder incidir sobre los mecanismos
    biológicos a escala nanométrica, se pueden
    comprender mejor y realizar acciones especificas para cada
    parte del organismo que la necesite (Por ejemplo, tener acceso
    directo a un tumor). Los medicamentos nanoselectivos, se
    encargan de eso, por medio de la utilización de
    nanoparticulas que inciden y reacciona sobre un tipo de
    célula específica, logran desencadenar el efecto
    deseado. Conociendo qué nanoparticula interactúa
    con que tipo de receptor biológico determinado, se
    podrían generar medicamentos cuya selectividad induzcan
    a una acción exitosa del nanofarmaco sobre el
    organismo. Con la reacción específica de los
    medicamentos nanoselectivos se esperan que se reduzcan las
    reacciones adversas, el tiempo en que las terapias
    farmacológicas tienen su efecto deseado y logren influir
    sobre el reto de la medicina personalizada.
  3. Polímeros de medicamentos: Los cuales
    medicamentos que son reforzados con nanopartículas que
    forman uniones entre ambos materiales (entre medicamentos),
    dichos polímetros son estructurados
    nanométricamente entre los dos componentes del
    medicamento final.

Como ejemplo del interés
que se presenta en el mapa de desarrollo farmacéutico
actual, países como europeos y EE.UU. han invertido
fuertes cantidades de dinero
investigación en nanotecnología para medicamentos,
en el caso de la Unión
Europea destinó para el periodo comprendido de 2003 al
2008 cerca de 233.5 millones de euros a proyectos
relacionados con nanomedicina, investigaciones donde se encuentra
los estudios que se adelantan en medicamentos modificados y/o
producidos nanotecnológicamente.

Partes: 1, 2, 3, 4, 5, 6
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