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NANOBOTS LO MEJORCONTRA LA DIABETES(pág. 6)

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LA NANOMEDICINA SE SUPERA (pág. 4)

NOVEDOSO TRATAMIENTOCONTRA EL CÁNCER (pág. 10)

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ENER

O 2

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0

SUMERGETE EN LA NANOMEDICINA

La nanotecnología promete me-

jorar los diagnósticos médicos, la

entrega de medicamentos con

una precisión exquisita, e incluso

la nanocirugía. Este artículo, ba-

sado en entrevistas con expertos

en la materia, echa un vistazo a

algunas de las aplicaciones más

interesantes, algunas son cono-

cidas y algunas todavía están en

fase de investigación, las cuales

pueden tener un impacto impor-

tante en los próximos años.

Equipo NGN

Diseño: Juan Antonio Pozo

Información: David Martín

Traducción: María José Roldán

Corrección: Andrea Linares

Esta revista es de acceso público y

está permitida su reproducción, a ex-

cepción de las imágenes.

Para ponerse en contacto con los edi-

tores puede escribir a la dirección de

correo electrónico:

nugenna@gmail.com

LA NANOMEDICINA LOHACE MEJOR pag.4.

REVOLUCIONANDO EL TRATAMIENTODE LA DIABETES. NANOBOTS pag.6

NANOBOTS: LA TERAPIA DEL CÁNCER pag.10

CONTENIDO

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http://therohitjain.com/HTML/Images/Individual/01_Nanobots.jpg

ENERO 2010 | NGN 3

NanomedicinaLa

En 1966, la función de la película Un viaje fantástico mostró a un equipo de científicos

que reducían un submarino - incluyendo a la tripulación - y lo insertaban en el torrente

sanguíneo de un hombre moribundo. Siendo una película de Hollywood, el hombre se

salvó y la tripulación fue exitosamente devuelta a su tamaño a vivir otro día.

Aproximadamente 40 años más tarde, la nanomedi-

cina ciertamente no nos ha traído en miniatura mé-

dicos y enfermeras, pero los avances recientes

significan que la inserción de nanodispositivos (los

llamados nanorrobots) en los vasos sanguíneos está

casi fuera de los dominios de la ciencia ficción. Ce-

cilia Haberzettl, presidenta de Socios TECHNOMED,

da a Liz Kalaugher una actualización.

LK: Hemos oído hablar mucho de la promesa de la

nanomedicina. ¿Cuáles serán las que realmente nos

traen?

CH: Las ventajas de la nanomedicina son dobles. En corto plazo estamos viendo los

avances en el descubrimiento de fármacos y la entrega de medicamentos, así como la

continua miniaturización de los analíticos y de procedimientos del diagnóstico.

A largo plazo, estamos viendo la posibilidad de hacer diagnósticos in vivo, mucho más

específicos, centrados en terapias. Ahora sólo nos queda hacer la terapia de medicamen-

tos en general: a veces funciona y a veces no, y algunos medicamentos producen efectos

secundarios significativos. Si la promesa de la nanomedicina es cierta, vamos a ser ca-

paces de evitar los efectos secundarios y vamos a tener una mejor respuesta al trata-

miento, porque vamos a saber a quién darla y cómo administrarla.

LK: ¿Cómo puede llevar a cabo la nanotecnología el descubrimiento de fármacos de

ayuda?

CH: La nanotecnología nos ofrece la posibilidad de hacer los procedimientos de análisis

en el laboratorio a una escala mucho menor. Podemos buscar blancos de la droga en

una base celular en lugar de una base multicelular o tejidos, como lo hacemos ahora. Los

avances en biosensores y sondas moleculares permitirán un examen más detallado de

los procesos celulares. A continuación, será más eficaz en la identificación de dianas

moleculares para el desarrollo de fármacos.

http://www.madboxpc.com/wp-content/uploads/2008/05/1.jpg

ENERO 2010 | NGN4

Lo

hace

mejorLK: ¿Y la entrega de fármacos? ¿Cuál es la situación allí?

CH: Eso ya está sucediendo. Por ejemplo, usted puede tomar un medicamento y lo puso

dentro de una nanopartícula. Las nanopartículas podrían ser cualquier número de formu-

laciones - un nanotubo de carbono, un nanotubo hecho de algo que no sea de carbono,

una estructura como una oblea de silicio con los anticuerpos en él, o alguna otra molécula

que va a obligar a la droga- que potencialmente permite dar el medicamento en una dosis

más pequeña, porque se le puede entregar directamente en el tejido de interés. Varias

formulaciones de nanopartículas están bajo investigación en modelos animales y en las

primeras etapas de estudios clínicos en humanos.

LK: ¿Puede darnos algunos ejemplos de la nanomedicina en el marco de desarrollo?

CH: La nanomedicina está en marcha en oncología. Un ejemplo es la terapia de radiación

- Memorial Sloan-Kettering ha desarrollado lo que llama una nanogenerador, donde se

inyecta el generador de la radiactividad y los objetivos a los tejidos. El dispositivo, un tipo

de nanobots, va directamente a los tejidos y proporciona pequeñas dosis de radiación de

derecho en el sitio del cáncer, por lo que no tiene todos los efectos secundarios de la ra-

dioterapia.

En la Universidad Estatal de Ohio han desarrollado un mecanismo para encapsular las

células de páncreas de modo que queden vivos y siguan segregando insulina. Se ponen

éstas células encapsuladas en el torrente sanguíneo donde se segrega insulina, y los an-

ticuerpos no pueden acceder a ellos porque están dentro de una nanopartícula. Usted no

es capaz de curar la diabetes, pero puede ofrecer como mínimo la insulina en el cuerpo

de una manera natural, sin todos los problemas de la administración de inyecciones.

Advectus Life Sciences anunció que recientemente ha comenzado formalmente los estu-

dios en animales para las nanopartículas que cruzan la barrera sangre-cerebro para el

tratamiento de los tumores cerebrales. En teoría, a condición de que no haya datos ne-

gativos surgen y se conceden las aprobaciones reguladoras, podría estar listo para hacer

estudios en humanos dentro de 18-24 meses.

LK: ¿En qué otras áreas se encuentra el uso de la nanomedicina?

ENERO 2010 | NGN 5

CH: Los viajes espaciales. La NASA está estudiando la posibilidad de hacer el diagnóstico

a distancia y la entrega de la terapia para los astronautas en el transbordador espacial.

Por ejemplo, cuando los astronautas dejan la atmósfera de la Tierra, están sometidos a

la radiación.

La NASA está trabajando con las universidades para desarrollar nano robots que circulan

por la sangre y ser capaz de detectar la radiación que daña las células.

Cuando una célula está dañado por la radiación expresa diferentes proteínas en su su-

perficie. El pequeño robot que detecta las proteínas y la reparación de la célula, ya sea

dándole antioxidantes o reforzando los mecanismos naturales de reparación del ADN me-

diante una técnica aún por definir. O, si el daño es severo, el pequeño robot podría des-

encadenar la muerte celular. Todo esto podría suceder mientras que los astronautas están

en el espacio, evitando retrasos en la comunicación debido a la distancia de la Tierra.

LK: ¿Cuál cree usted que es la fecha para ver la curación a través de los nanobots?

CH: Es difícil predecir la fecha - la realización de los nanobots es un proceso en evolución

y los avances continúan en varios frentes. Usted puede tener una tecnología que ha de-

mostrado a través de estudios clínicos o preclínicos, pero para aplicaciones médicas que

tienes que pasar por todo el proceso regulatorio, y que agrega un tiempo considerable

La gente dice que los nanorrobots nunca sucederán. Creo que la voluntad y que el pro-

ceso de llegar a ellos se suman a nuestra comprensión y conocimiento de la medicina.

LK: ¿Cuáles son las implicaciones de la nanomedicina para las compañías farmacéuticas

y de biotecnología?

CH: Está pasando, y si usted es una compañía farmacéutica o biotecnológica que usted

necesita saber sobre él. Las empresas farmacéuticas han puesto mucho de las drogas

en la plataforma porque no pasó las pruebas de solubilidad. Si se puede poner un medi-

camento en el interior una nanopartícula puede superar los problemas de solubilidad.

Usted no tendrá que seguir haciendo nuevos medicamentos porque tienes este armario

lleno de los que usted ha dejado de lado.

Y si puede orientarse a la entrega, es probable que pueda superar los problemas de to-

xicidad. ¿No sería genial si cuando usted está tratando de hacer un fármaco cardíaco no

tienes que preocuparte por la toxicidad renal o hepática? Esa es la promesa de la nano-

medicina. Queda por ver cómo gran parte de la promesa se entrega.

Cecilia Haberzettl, fundadora y presidenta de TechnoMed Strategic Partners

Liz Kalaugher, editora de nanotechweb.org

ENERO 2010 | NGN6

ADRIANO

CAVALCANTI:

NANORROBÓTICA.

MÉDICO PARA LA

DIABETES

Por Benjamin Melki, NanoVIP

En febrero, Adriano Cavalcanti y sus colegas publicaron por primera vez el trabajo detalladoque describe una arquitectura de hardware nanorrobot-médica para la diabetes .

Este nuevo documento, publicado en la revista Patentes Recientes en Nanotecnología - Ben-tham Science, aborda el concepto detrás de los nanorrobots usados como dispositivos devigilancia generalizada para ayudar en el tratamiento de pacientes con diabetes.

NanoVIP se decidió a entrevistar a Adriano Cavalcanti de sus obras actuales y futuras para eldesarrollo gradual y el uso futuro de nanorrobots para la diabetes.

NanoVIP: ¿Cómo nanorobots pueden ayudar a los pacientes con diabetes?

Cavalcanti: Los nanorrobots podrán utilizar nanobiosensores integrados para controlar losniveles de glucosa en sangre, y transmitir cada dos horas a esta información mediante señalesde radiofrecuencia de los teléfonos móviles realizado con el paciente. Si la glucosa no estádentro de los niveles deseados, los nanorrobots activarán una pre-programadas melodía enel teléfono celular, que puede alertar al paciente a que tome las medidas necesarias en ma-teria de control de la diabetes con los medicamentos prescritos.

NanoVIP: ¿Cuál es la ventaja de nanorrobots para la diabetes?

Cavalcanti: Hoy en día los pacientes con diabetes deben tomar muestras de sangre pequeñasvarias veces al día para controlar sus niveles de glucosa. Tales procedimientos son muy incó-modos. Para resolver este problema, el nivel de azúcar en el cuerpo se puede observar a tra-vés de monitorización de la glucosa constante utilizando nanorrobótica médica.

http://lifeboat.com/board/adriano.cavalcanti.jpg

ENERO 2010 | NGN 7

Revolucionario

Tratamiento

Contra

la

diabetes

Un cabello humano es de alrededor de 50.000 -100.000 nanómetros de ancho. Se ha inventado yproducido nanobots que van desde unos pocos na-nómetros a decenas de nanómetros de tamaño.(Esto es más pequeño que incluso un germen típico,que mide 1.000 nanómetros.)

En un páncreas normal, el sistema inmunitario no seataca a sí mismo. Cuando los niveles de glucosa ensangre son bajos, las células alfa prodeden a la libe-ración de glucagón. Cuando los niveles de glucosaen sangre son altos, la insulina de las células betason liberados. En la diabetes los anticuerpos se en-ganchan a las células beta, que hace que éstas sedestruyan. Con los nanobots un paciente ya no ne-cesitará una cirugía mayor más, sólo necesitará unasimple inyección.http://cache.gawker.com/assets/images/io9/2009/10/nanobots_final1_retouch.jpg

ENERO 2010 | NGN8

Estos datos importantes pueden ayudar a los médicos y especialistas para supervisar y me-jorar la medicación del paciente y la dieta diaria.

Este proceso de nanorrobots utilizado puede ser más conveniente y seguro para hacer via-ble un sistema automático de recogida de datos y monitorización de pacientes. Tambiénpodría evitar a tiempo las infecciones por los recortes de diarios pequeños para recogermuestras de sangre, posiblemente, pérdida de datos, e incluso evitar que los pacientes enuna semana muy ocupada para hacer olvidar algunos de los muestreos de glucosa.

NanoVIP: ¿Cómo se espera lograr la fabricación de nanorrobots?

Cavalcanti: Los acontecimientos recientes en Nanobioelectronicsdescribe a través de nuestro trabajo cómo integrar los dispositivosdel sistema y los teléfonos celulares para lograr un mejor controlde los niveles de glucosa en los pacientes con diabetes. Algunosbienes establecidos y las nuevas técnicas se pueden utilizar con-juntamente para tal fin. La nanoelectrónica en términos de circui-tos VLSI ha demostrado sin embargo, los dispositivos posibles conlas escalas de nanómetros. Estos dispositivos podrán servir en la

integración de nanorrobots con sensores y actuadores integrados para construir máquinasmoleculares, a través de técnicas de fabricación actuales y actualmente en curso de meto-dologías innovadoras de nanotecnología.

Las nuevas técnicas han avanzado recientemente en 3D de la litografía, nuevos materialescomo los nanotubos, nanocristales de sensores, antenas, y actuadores. Por lo tanto, estánjuntos acelerando aún más la reducción de escala de la electrónica de posibilidades de fa-bricación. La investigación genómica lo pone también más cerca de los biólogos, médicose ingenieros, a través de una mejor comprensión interdisciplinaria sobre la proteína basadaen la mecánica de los procesos del metabolismo del cuerpo humano. Este mismo tipo deinformación se ha convertido en fundamental y profundo para la investigación y el des-arrollo de transductores de aplicarse como nanodispositivos para problemas biomédicos.

NanoVIP: ¿Qué hay de nuevo en nanorrobots en este trabajo?

Cavalcanti: Este trabajo muestra por primera vez un sistema y una arquitectura de hardwarecon una técnica de comunicación inalámbrica para hacer frente a la interfaz y control decarga, transmisión de datos, y posiblemente teleoperación de nanorrobots para la diabetes.La descripción detallada sobre la arquitectura de hardware puede admitir por lo tanto losavances hacia el desarrollo de fabricación de nanorrobots.

http://hebdomario.typepad.com/confidencial_7d/images/2008/11/12/dia

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ENERO 2010 | NGN 9

El enfoque presentado puede permitir el uso práctico de los nanorrobots del segui-miento continuo de los pacientes de una manera generalizada. Esto puede ser muyinteresante para los pacientes que sufren de diabetes, pero puede ser igualmente útilpara las personas de edad avanzada que necesita una vigilancia constante, y tambiénpara el diagnóstico precoz de enfermedades complejas.

Otro aspecto importante e interesante en nuestro desarrollo actual es el hecho deque, la arquitectura similar se presenta en términos de hardware y la integración desistemas, también puede utilizarse para una amplia gama de aplicaciones en medi-cina.

NanoVIP: Más allá de la diabetes, ¿qué tipo de otras aplicaciones biomédicas puedenbeneficiarse de esta arquitectura?

Cavalcanti: Por ejemplo, usted puede tener el mismo concepto que se utiliza comobase para el nanorobots en el diagnóstico precoz de cáncer. El cáncer puede ser tra-tado con éxito con las etapas actuales de las tecnologías médicas y las herramientasde la terapia. Sin embargo, un factor decisivo para determinar las posibilidades deun paciente con cáncer para sobrevivir es: ¿cómo se diagnostica pronto? Lo que sig-nifica, si es posible, un cáncer detectado al menos antes de la metástasis haya co-menzado.

De hecho, usted tiene un problema similar acerca de aneurisma cerebral. Una cuestiónfundamental en el aneurisma cerebral es detectar y localizar la dilatación de los vasos,si es posible antes de una hemorragia subaracnoidea se produce. Hoy en día aproxi-madamente el 50% de los pacientes con aneurisma cerebral mueren, ya que sólo sedetecta después de una hemorragia cerebral que ocurrió.

Teniendo en cuenta las propiedades de nanorrobots como dispositivos para navegarpor la sangre, pueden ayudar en el proceso muy importante como el diagnóstico pre-coz. Por lo tanto, la arquitectura integrada podrá apoyar el desarrollo de máquinasmoleculares para avanzar en nuevas terapias en medicina.

Adriano Cavalcanti es el CEO e investigador científico en CAN Center for Automationen Nanobiotech.

ENERO 2010 | NGN10

NanobotsLa terapia

del cancerLas terapias contra el cáncer se limitan actualmente a la cirugía, la radioterapia y la quimiotera-

pia.

Todos los tres métodos de riesgo de daño a los tejidos normales o incompletos

de la erradicación del cáncer. La nanotecnología ofrece los medios para apuntar directamente

a las terapias y selectivamente a las células cancerosas.

La quimioterapia convencional utiliza medicamentos que se sabe que matan las célulascancero-

sas de manera eficaz. Sin embargo, estos fármacos citotóxicos matan a las células

sanas, además de las células tumorales, dando lugar a efectos secundarios adversos tales

como náuseas, neuropatía, pérdida de cabello, fatiga y alteración de la función inmune.

Las nanopartículas pueden ser utilizadas como soporte de drogas para quimioterapéuticos

para entregar el medicamento directamente en el tumor sin dañar el tejido sano.Los nanocarriers

tienen varias ventajas sobre la quimioterapia convencional. Ellos pueden:

• Proteger que los medicamentos sean degradados en el cuerpo antes de que lleguen a

su destino.

• Aumentar la absorción de fármacos en tumores y en las células cancerosas a sí mismos.

• Permitir un mejor control sobre el momento y la distribución de drogas en el tejido, haciendo

más fácil para los oncólogos para evaluar qué tan bien funcionan.

• Impedir que los medicamentos interactúen con las células normales, evitando así los

efectos secundarios.

En la actualidad hay nanocarrier varios medicamentos basados en el mercado, que dependen

de la orientación pasiva a través de un proceso conocido como "mejorar la permeabilidad

y la retención". Debido a su tamaño y propiedades de superficie, ciertas

nanopartículas pueden escapar a través de las paredes de los vasos sanguíneos en los

tejidos. Además, los tumores tienden a tener los vasos sanguíneos que gotean y el drenaje

linfático defectuoso, lo que hace que las nanopartículas se acumulen en ellos, con lo que

la concentración del fármaco citotóxico adjunta donde se necesita, la protección de los tejidos

sanos y reduciendo los efectos secundarios adversos.

http://www.ciencias.ies-bezmiliana.org/blog/wp-content/uploads/2008/01/cáncer.jpg

ENERO 2010 | NGN 11

EL CRUCIGRAMA

DEL MES

Proximamente las nanopartículas activamente se centrarán en los medicamentos

para las células cancerosas, sobre la base de las moléculas que se expresan en su

superficie celular. Las moléculas se unen particularmente a unos receptores celulares

a los que se conecta una nanopartícula de manera activa ,las células diana

que expresan el receptor. Activa la orientación, incluso se puede utilizar para introducir

medicamentos en las células cancerosas, mediante la inducción de la célula

para absorber la nanocarrier. Activar la orientación puede ser combinado con la

orientación pasiva para reducir aún más la interacción de medicamentos realizadas

con el tejido sano. La nanotecnología habilitada activa y pasiva de la orientación

también pueden aumentar la eficacia de una reducción de la quimioterapia, el logro

de una mayor tumor con dosis más bajas del medicamento.

Alejándose de los agentes

quimioterápicos convencio-

nales que activan los meca-

nismos moleculares

normales para inducir la

muerte celular, los investiga-

dores están explorando

maneras de destruir física-

mente las células cancerosas

desde el interior. Una

de estas tecnologías -nanos-

hells- está siendo utilizado

en el laboratorio para

destruir los tumores térmicos

desde el interior. Nanoshells

pueden ser diseñadas para

absorber la luz de diferentes

frecuencias, la generación de

calor (hipertermia). Una vez

que las células cancerígenas

absorben la nanoshells (a tra-

vés de activos de objetivos),

los científicos aplican luz del infrarrojo cercano que es absorbida por la nanoshells, creando

un intenso calor en el interior del tumor que mata selectivamente las células tumorales

sin afectar a las células vecinas sanas. Del mismo modo, las nuevas nanopartículas mag-

néticas son orientados en el desarrollo que ambos serán visibles a través de imágenes

por resonancia magnética (MRI) y también pueden destruir las células por hipertermia.ç

http://nano.cancer.gov/learn/

http://www.webislam.com/media/image/2009/02/gran_radiacion-solar.jpg

ENERO 2010 | NGN12

EL CRUCIGRAMA

DEL MESPor Andrea Linares

La próxima revista llegará el 7 de Marzo

Cuando los niveles de glucosa en sangre son bajos, las células ________ liberan_________.

Cuando los niveles de glucosa en sangre son altos, las células ________ liberan_______

Los__________ tienen varias ventajas sobre la quimioterapia conveccional.

Receptores celulares a los que se unen las moléculas:__________

Dos enfermedades para las cuales habrÁ una nueva cura, gracias a los avances dela nanomedicina:________y________

A F L A U F H T A V D F G B K N I U G H F N V F N G S E

R N H K J N V I G L U C A G O N K L G F D S R Y U I I IK J H G G G V G B G G H G H H J J N Y U I L K J R T Y UI R E C N A C Y T R A N I L U S N I U T Y R E D F T G HD T G H U J L C F G U Y T R G B H U H J J K L O I U Y TG V C D S S B F T H S R E I R R A C O N A N B C V D F YT B G A T E B C D S X Z A Q W E T Y U I O O P L Ñ K M HB G V F C D C X S A Z E F B D I A B E T E S L Ñ P b e tI G D G C E L U L A S D I A N A U J N A O C A R R I U c