Nanotecnología en medicina. ensayo
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BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA DHTIC NANOTECNOLOGIA EN MEDICINA CUAHUTLE ROMERO MIRNA GUADALUPE
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BENEMERITA UNIVERSIDAD
AUTONOMA DE PUEBLA
DHTIC
NANOTECNOLOGIA EN
MEDICINA
CUAHUTLE ROMERO MIRNA
GUADALUPE
VERANO 2013
NANOTECNOLOGIA EN MEDICINA -2013
Contenido
1. Introducción…………………………………………………………….. 3
2. Antecedentes históricos………………………………………………..4
3. ¿Qué es la nanomedicina?..............................................................5
4. Áreas de aplicación de la Nanomedicina…………………………….5
5. Nanodiagnóstico………………………………………………………..5
5.1 Nanosistemas de imagen…………………………………………6
5.2 Nanobiosensores…………………………………………………..6
6. Liberación controlada de fármacos…………………………………..7
7. Terapia basada en nanopartículas…………………………………...7
8. Nanomedicina regenerativa…………………………………………...8
9. Principales retos en Nanomedicina…………………………………..8
10.Cáncer……………………………………………………………………9
11.Nanomedicina en enfermedades importantes ………………………9
12.Perspectivas de desarrollo económico……………………………...10
13.Conclusión………………………………………………………………10
14.Reflexión final ………………………………………………………....11
15.Referencias………………………………………………………….…12
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NANOTECNOLOGIA EN MEDICINA -2013
Resumen
La nanomedicina es aplicación de la nanotecnología en las ciencias de la
salud, es la rama de la nanotecnología que se perfila como la de mayor proyección
en un futuro próximo debido a sus importantes aplicaciones, especialmente
diagnósticas y terapéuticas. La detección temprana de enfermedades, su
tratamiento precoz personalizado y un preciso seguimiento posterior de su
evolución serán posibles en los próximos años gracias a la aplicación de las
herramientas nanotecnológicas que se están desarrollando actualmente. Los
importantes avances en este campo podrían dar lugar a sistemas de diagnosis y
tratamientos terapéuticos de mayor eficacia que los existentes, lo que redundaría
en una mayor calidad de vida para el hombre. Una auténtica revolución se
vislumbra en el horizonte del cuidado de la salud y la tecnología médica.
1. Introducción
Los últimos avances en la investigación a escala atómica han supuesto el
despertar de esta disciplina emergente que consiste en la aplicación de técnicas
procedentes del campo de la Nanotecnología a la salud humana. La interacción
entre la Nanotecnología y la medicina constituye una oportunidad para llevar a
cabo nuevos tratamientos o mejorar los ya existentes. Las diferentes técnicas que
forman parte de la Nanotecnología manipulan átomos y moléculas, produciendo
nanoestructuras artificiales que, siendo del mismo tamaño que las biomoléculas,
pueden interaccionar con células de los seres humanos. Por este motivo, la
Nanomedicina ofrece nuevas soluciones en diagnóstico, tratamientos “inteligentes”
y medicina regenerativa, actuando y estimulando los propios mecanismos
controladores y reparadores del cuerpo humano. La medicina realmente
preventiva será una realidad gracias a estas nuevas tecnologías. Haciendo uso de
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todos estos progresos y del hecho de que cada día se tiene un conocimiento más
extenso del cuerpo humano a escala molecular, se puede tener una mayor
capacidad de intervenir antes de la aparición de los síntomas de una enfermedad.
Por todo ello, la Nanomedicina tendrá un gran impacto en el diagnóstico precoz y
en el tratamiento de enfermedades como el cáncer, la diabetes, el Alzheimer, el
Parkinson y los problemas cardiovasculares, inflamatorios e infecciosos.
2. Antecedentes históricos
En 1959 Richard Feynman se convirtió en abanderado de la nanotecnología al
hablar de la posibilidad de manipular la materia con estructuras del tamaño de una
mil millonésima parte de un metro, con lo que se obtendrían materiales y
estructuras revolucionarias. Para ese momento la capacidad de crear manipulando
individualmente átomo por átomo era, en gran medida, un sueño. Pero el sueño
empezó a verse más claro cuando en los años ochenta con el desarrollo del
microscopio de efecto túnel por parte de los laboratorios de IBM se logra organizar
grupos de átomos para formar estructuras, despertando un gran interés en
diversos niveles científicos y de inversionistas, lo cual desencadenó el boom de la
nanotecnología de las últimas 2 décadas.
Esta nueva tecnología lograría encontrar aplicaciones en múltiples áreas; una
de ella es la salud, que da paso a la nanomedicina. La nanomedicina es entonces
la aplicación de la nanotecnología para el diagnóstico, prevención y tratamiento de
las afecciones de salud.
La medicina es uno de los principales focos de atención de la nanotecnología.
Se han desarrollado diversas soluciones utilizando estructuras como dendrimers,
nanoesferas, nanoporos y puntos quánticos para tratar eficazmente y diagnosticar
tempranamente enfermedades conocidas por todos pero de difícil manejo, como el
infarto cardiaco, el cáncer, diabetes, insuficiencia renal y infección por el virus de
inmunodeficiencia humana.
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3. ¿Qué es la nanomedicina?
La nanotecnología se define como el desarrollo de ciencia y tecnología a niveles
atómicos y moleculares, en la escala de aproximadamente 1-100 nm, para obtener
una comprensión fundamental de fenómenos y materiales en dicha escala
nanométrica y para crear y usar estructuras, dispositivos y sistemas que tengan
nuevas propiedades y funciones debido a su tamaño. Nanométro (del latín nanus,
enano) significa la milmillonésima parte de 1 metro.
4.- Áreas de aplicación de la Nanomedicina
La Nanomedicina agrupa tres áreas principales: el nanodiagnóstico, la
liberación controlada de fármacos y la medicina regenerativa. El nanodiagnóstico
consiste en el desarrollo de sistemas de análisis y de imagen para la detección de
enfermedades en los estadios más tempranos posibles, tanto in vivo como in vitro.
La nanoterapia pretende dirigir nanosistemas activos que contengan elementos de
reconocimiento para actuar o transportar y liberar medicamentos exclusivamente
en las células o zonas afectadas, a fin de conseguir un tratamiento más efectivo,
minimizando los efectos secundarios. La medicina regenerativa tiene como
objetivo la reparación o sustitución de tejidos y órganos dañados usando
herramientas nanotecnológicas.
5.- Nanodiagnóstico
El objetivo general del nanodiagnóstico es la identificación de
enfermedades en sus estadios iniciales mediante la utilización de
nanodispositivos. Una identificación temprana permitiría una rápida capacidad de
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respuesta y la inmediata aplicación del tratamiento específico, ofreciendo así
mayores posibilidades de recuperación al paciente. Estos métodos de diagnóstico
se pueden utilizar in vivo o in vitro.
El diagnóstico in vivo implica que los nanodispositivos puedan penetrar en
el cuerpo humano para identificar y cuantificar la presencia de un determinado
patógeno o de células cancerígenas, por ejemplo.
Pero estas técnicas conllevan problemas de biocompatibilidad además de
requerir un diseño sofisticado para asegurar su funcionamiento y para minimizar
los posibles efectos secundarios. Por su parte, el diagnóstico in vitro ofrece una
mayor flexibilidad, ya que se puede aplicar a pequeñas muestras de fluidos
corporales o de tejidos, a partir de los cuales se obtiene una detección específica
(de patógenos o defectos genéticos, por ejemplo) en tiempos muy cortos, con gran
precisión y sensibilidad. Debido a estas diferencias fundamentales, se prevé que
la detección in vitro usando nanodispositivos llegue al mercado de una forma
mucho más rápida y se pueda consolidar más fácilmente que los métodos in vivo.
5.1Nanosistemas de imagen
Estos sistemas se basan en el uso de nanopartículas, generalmente,
semiconductoras, metálicas o magnéticas, como agentes de contraste para
marcaje in vivo. Estos nuevos sistemas permiten aumentar la sensibilidad y dan
mayor contraste en las técnicas de imagen. Uno de los primeros sistemas de
nanopartí- culas que se han propuesto para marcaje celular e identificación de
zonas dañadas o tumores son las nanopartículas de semiconductores, también
conocidas como puntos cuánticos.
5.2Nanobiosensores
Los nanobiosensores son dispositivos capaces de detectar en tiempo real,
sin necesidad de marcadores fluorescentes o radioactivos y con una alta
sensibilidad y selectividad, todo tipo de sustancias químicas y biológicas. Un
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biosensor es un dispositivo integrado por un receptor biológico (enzimas, ADN,
anticuerpos, etc.) preparado para detectar específicamente una sustancia y un
transductor o sensor, capaz de medir la reacción de reconocimiento biomolecular y
traducirla en una señal cuantificable. Los dos constituyentes del biosensor están
integrados conjuntamente y es precisamente esta íntima unión la que le confiere a
los dispositivos biosensores sus especiales características de sensibilidad y
selectividad.
6.- Liberación controlada de fármacos
La nanomedicina se ha propuesto como una posible solución para el
desarrollo de nuevos sistemas de liberación controlada de fármacos. La idea
consiste en utilizar nanoestructuras que transporten el fármaco hasta la zona
dañada y, solamente cuando han reconocido esa zona, lo liberen como respuesta
a un cierto estímulo. Para ello es necesaria la previa encapsulación o
desactivación de los fármacos para que no actúen durante su tránsito por el
cuerpo hasta llegar al lugar afectado, de forma que mantengan intactas sus
propiedades físico-químicas y que se minimicen posibles efectos secundarios en
otras zonas del cuerpo. Una vez que el fármaco ha llegado a su destino, debe
liberarse a una velocidad apropiada para que sea efectivo, lo cual se puede hacer
mediante una variación de ciertas condiciones (pH o temperatura, p. ej.) en la
zona dañada, o mediante un control preciso de la velocidad de degradación del
material encapsulante, permitiendo que la liberación del fármaco sea controlada.
La nanotecnología permite que la liberación del fármaco sea mínimamente
invasiva, ya que estos nanosistemas pueden atravesar poros y membranas
celulares.
7.- Terapia basada en nanopartículas
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Además de elementos de reconocimiento y diagnóstico, las nanopartículas
pueden utilizarse también como agentes terapéuticos. Una vez que las
nanopartículas se unen a tejidos dañados o a células cancerosas, se puede
inducir su calentamiento mediante aplicación de un campo magnético de baja
intensidad (para nanopartículas magnéticas) o por irradiación con luz infrarroja
(para nanopartículas metálicas). A pesar de que los mecanismos son diferentes,
en ambos casos el calentamiento provoca la destrucción de las células tumorales
por hipertermia, sin afectar a las células o tejidos sanos que las rodean. La
utilización de esta tecnología para el tratamiento del cáncer evitaría los graves
problemas de efectos secundarios de los actuales tratamientos de quimioterapia o
radioterapia. La terapia podría aplicarse a diferentes tipos de tumores sólidos. La
aprobación de este nuevo método terapéutico abre las puertas a los métodos
terapéuticos basados en la nanotecnología.
8.- Nanomedicina regenerativa
La nanomedicina regenerativa se ocupa de la reparación o sustitución de
tejidos y órganos dañados mediante la aplicación de métodos procedentes de la
terapia génica, la terapia celular, la dosificación de sustancias biorregenerativas y
la ingeniería de tejidos, estimulando los propios mecanismos reparadores de
cuerpo humano. Es en la ingeniería de tejidos donde la Nanotecnología puede
jugar un papel muy importante. La idea es diseñar estructuras adecuadas para
favorecer el crecimiento de tejidos en las zonas dañadas, dirigiendo la
proliferación y diferenciación celular, así como la producción y organización de la
matriz extracelular. La principal dificultad radica en encontrar materiales
adecuados que permitan la fabricación de estructuras que mantengan activo el
órgano afectado mientras se regenera la zona dañada. Entre los materiales que se
están utilizando cabe destacar los nanotubos de carbono, nanopartículas como
hidroxiapatita o zirconia, nanofibras de polímeros biodegradables,
nanocomposites, etc. También se pueden utilizar superficies estructuradas en la
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escala nanométrica, que pueden actuar como incubadoras de líneas celulares,
favoreciendo el proceso de diferenciación celular.
9.- Principales retos en Nanomedicina
Los dos retos o barreras a los que los expertos han concedido un mayor
grado de importancia son la financiación de proyectos multidisciplinares y el largo
proceso de aprobación de nuevos materiales para su uso en salud humana por
parte de las agencias reguladoras. El primer reto forma parte de las políticas
científicas y es producto del carácter esencialmente multidisciplinar de la
Nanomedicina En cuanto al segundo reto, el largo proceso de aprobación de
nuevos materiales, supone un problema en cuanto que la investigación avanza
más rápido que la transferencia de los resultados de investigación al uso público.
10.- Cáncer
Se presenta como una de las principales dianas para los avances científicos
que supondrá la aplicación de técnicas de Nanotecnología a la salud humana. El
cáncer es una de las enfermedades con un mayor grado de incidencia en los
países desarrollados. Se trata de una enfermedad multifactorial para la que el
desarrollo de nuevas terapias procedentes de la Nanotecnología supondrá una
mejora en el número de tratamientos con éxito y en la calidad de vida de los
enfermos. La Nanomedicina permitirá detectar el cáncer en estadios más
tempranos de la enfermedad gracias al desarrollo de nanodispositivos de
detección más precisos. También será posible el desarrollo de dispositivos
capaces de atravesar las diferentes barreras biológicas para la liberación
controlada de fármacos de forma precisa. De este modo, al conseguir tratamientos
más específicos que sólo afecten a las células enfermas y en estadios más
tempranos dela enfermedad, se verá aumentada la calidad de vida del paciente.
11.- Nanomedicina en enfermedades importantes
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La Nanomedicina jugará también un papel muy importante en el tratamiento
de enfermedades relacionadas con el sistema cardiovascular. El desarrollo de
nanodispositivos capaces de monitorizar trombos o hemorragias tendrá un gran
impacto en el diagnóstico y el tratamiento de embolias o accidentes
cerebrovasculares. Estos dispositivos podrán realizar un diagnóstico temprano de
este tipo de lesiones, emitir una señal al organismo y liberar sustancias como
anticoagulantes u otros fármacos en respuesta al estímulo detectado. El resto de
enfermedades sobre las que tendrá un mayor impacto la Nanomedicina serán las
enfermedades neurodegenerativas, diabetes, enfermedades infecciosas,
enfermedades relacionadas con la sangre y los pulmones y problemas
ortopédicos.
12.- Perspectivas de desarrollo económico
La Nanomedicina se presenta como el área de la Nanotecnología con unas
mayores posibilidades de comercialización. Las aplicaciones de la Nanomedicina
con perspectivas de comercialización más elevadas serían la construcción de
tejidos u órganos humanos in vitro, la liberación controlada de fármacos, los
dispositivos lab-on-a-chip, el desarrollo de sondas inteligentes para el diagnóstico
in vivo, y el desarrollo de nanomáquinas moleculares. Se espera que la producción
de nanofármacos aumente un 12% en los próximos siete años y que la facturación
en medicamentos “nano”pase de 40 millones de dólares en 2004 a 92.1 millones
de dólares en 2013.
13.- Conclusión
La Nanotecnología es una disciplina que ha mostrado grandes avances
durante las últimas décadas, con numerosos productos nanotecnológicos que ya
han llegado al mercado. Los conceptos de la Nanotecnología se están aplicando
en métodos de diagnóstico más sensibles, sistemas de terapia y de administración
controlada de fármacos, así como en herramientas que permiten la regeneración
de tejidos y órganos dañados. Los sistemas y métodos descritos en este artículo 10
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son solamente ejemplos seleccionados de la enorme actividad que se está
desarrollando en miles de laboratorios de todo el mundo para mejorar las
condiciones de salud y la calidad de vida de nuestra sociedad.
Reflexión final:
La esperanza de vida en los países desarrollados ha aumentado y sigue
aumentando, por ese motivo ahora es más necesario que nunca poner en marcha
nuevas terapias o mejorar las terapias convencionales. La Nanotecnología
proporciona los elementos necesarios para desarrollar estas terapias, ya que
supone una fuente de nuevas herramientas y materiales para la medicina. La
implantación de tecnologías procedentes de la Nanotecnología supone una mejora
en la calidad de vida de los enfermos a diferentes niveles. En primer lugar, el
diagnóstico de las enfermedades puede realizarse en estadios más tempranos de
las mismas, lo que supone un incremento en las posibilidades de llevar a cabo
tratamientos con éxito. En segundo lugar, gracias a la liberación controlada de
fármacos, los tratamientos son menos agresivos y los fármacos se dirigen de
manera específica sólo a aquellas células que presenten daños. Por otra parte, la
Nanotecnología supone un cambio para la medicina regenerativa. Los nuevos
materiales nanoestructurados sirven como soportes para el crecimiento de tejidos
y aceleran los procesos regenerativos naturales del organismo mediante la
liberación progresiva de moléculas activas. En último término, la construcción de
nanomáquinas moleculares o nano-robots supondrá una fuente de nuevos
materiales y herramientas quirúrgicas capaces de llevar a cabo cirugía
mínimamente invasiva.
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Referencias:
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México, DF. [en línea] Disponible en:
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3. De Cózar E. J.M. (2010). Nanotecnología, salud y bioética. Entre la
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