Mundo nano y biociencias

Desde que en las décadas de los 70 y 80 del siglo anterior se definieran los fundamentos de la ingeniería molecular y las bases científicas para el desarrollo de la nanotecnología, se asumió que la manipulación de la materia a escala atómica podría traer grandes avances en el ámbito biológico y sanitario. No obstante, solo desde los últimos años, esta variedad de tecnologías se ha incorporado con éxito en el ámbito biosanitario, materializándose en productos revolucionarios, que puede cambiar nuestras vidas pero que, por otra parte, no están exentos de riesgos, desconocidos hasta ahora, en los que va a ser necesario seguir investigando.

¿Pero que se entiende por nanotecnología? La nanotecnología integra la comprensión y el control de la materia a nanoescala, es decir, en tamaños de 1 a 100 nanómetros (1 nanometro es la millonésima parte de un milímetro).

mundo-microscopico

 

La materia a nanoescala tiene comportamiento distinto que a escala macroscópica: Al trabajar a nivel de átomos y moléculas, las propiedades físicas, químicas y biológicas son muy distintas, lo que permite su aplicación el desarrollo productos con alto grado de innovación y con propiedades sorprendentes.

 

Resulta obvio que la nanotecnología no se centra en una única área de conocimiento, sino que abarca gran variedad de disciplinas y por ello es aplicable a la mayoría de actividades desarrolladas por el ser humano, siendo el área biocientífica una con mayor potencial.

Si nos centramos en ámbito médico y  sanitario, podemos encontrar varios ejemplos:

Lentes de contacto para el tratamiento del glaucoma

Científicos de la UCLA han desarrollado un sistema de liberación de medicamentos mediante el que se podría tratar el glaucoma de modo eficaz y seguro, reduciendo las reacciones adversas del fármaco utilizado y mejorando por el cumplimiento del tratamiento por el paciente.

El sistema consiste en administrar el medicamento, maleato de timolol, de modo localizado mediante lentes de contacto que contienen nanocristales de diamante incrustrados. El principio activo se incorpora en la lente mediante un sistema a base de polímeros que se degradan por acción enzimática de la lisozima, liberando el medicamento en el lugar y momento en que se necesita.

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Mejoras en el tratamiento y diagnóstico del cáncer

Aunque existen numerosos tratamientos eficaces para los diversos tipos de cáncer, la gran mayoría de ellos no capaces de distinguir entre células sanas y enfermas, y su uso se ve muy limitado por la incidencia de efectos adversos graves que ocasionan. Por ello, es una prioridad disponer de un sistema que permita la llegada selectiva del fármaco a las células cancerosas, dejando intactas a las sanas.Y es aquí donde la nanotecnología puede jugar un papel relevante.

Se ha desarrollado liposomas a escala nano que son capaces, por un parte, de transportar el medicamento antineoplásico hasta las células cancerosas y solo tras reconocer a la célula enferma, liberar entonces su contenido.

Las células enfermas se distinguen de las sanas porque tienen en su superficie factores diferenciadores a escala molecular, como, por ejemplo, la presencia sobreexpresada de algunos receptores.

Para asegurar que la nanopartícula permanece en el torrente sanguíneo el tiempo suficiente para alcanzar su objetivo, éstas se recubren con polímeros hidrofílicos para evitar que los fagocitos las eliminen. Finalmente, cuando la nanopartícula alcanza a la célula enferma y la reconoce, se une a ella y libera su contenido dentro, causando la muerte de ésta sin afectar a las demás.

Gracias a la nanoparticulas de oro, también se han conseguido grandes avances a nivel diagnóstico, en fases muchos más tempranas de la enfermedad, ya que ayudan a detectar biomarcadores cancerosos que circulan por el organismo. Estas partículas también resultan útiles para el tratamiento, ya que se pueden unir selectivamente a las células cancerosas y facilitar su destrucción por calor.

Aquí podemos ver cómo funcionan

Nanotecnología contra la Enfermedad de Alzheimer

A día de hoy no se dispone de tratamiento que ralentice o detenga la progresión de la enfermedad de Alzheimer, pero existen avances prometedores gracias a la nanociencia. Esta enfermedad se produce por una acumulación de péptidos a nivel de las neuronas del cerebro. Para poder llegar a estas proteínas y destruirlas, el agente terapéutico debe ser capa de cruzar la barrera hemato-encefálica, una red celular formada por los capilares cerebrales que actúa de barrera protectora e impide el acceso de sustancias al sistema nervioso central. Las nanopartículas puede ser un sistema eficaz para permitir el acceso del medicamento al lugar de acción.

 

 

Pero a pesar de las muchas ventajas que esta tecnología puede aportar, también existen riesgos que se deben abordar antes de que su amplio uso sea una realidad. Las singulares propiedades físico-químicas y biológicas de la materia a nanoescala también hacen que su perfil toxicológico sea diferente, pudiendo causar daños en la membranas celulares, oxidación de proteínas y efectos de otros tipos, que aún no son del todo conocidos.

Las partículas nano pueden acceder al organismo por vía inhalatoria principalmente, pero también por ingestión y a través de la epidermis. Es por este motivo que la utilización de materias prima en forma nano está aún bastante restringida en productos de consumo habituales como alimentos y cosméticos.

En 2011, la European Food and Safety Authory (EFSA), máxima autoridad europea en materia de seguridad alimentaria, publicó una guía para abordar aspectos fundamentales de nanomateriales referentes a seguridad en alimentos y en la cadena alimentaria, que incluía :

  1. los requisitos de caracterización físico-química para poderse utilizar como aditivos alimentarios, enzimas, agentes saborizantes, materiales en contacto con alimentos, pesticidas, y otros, y
  2. como identificar y caracterizar los riesgos de estos materiales, estimando los estudios científicos de los que se debería disponer para considerar un nanomaterial seguro.

Por lo que respecta a su uso en cosméticos, se ha avanzado un poco más y ya ha habido una valoración por el Scientific Committee on Consumer Safety de la Comisión Europea , que ha emitido un informe acerca de la seguridad del óxido de titanio (nano forma) para su utilización como filtro UV en cosméticos (http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/consumer_safety/docs/sccs_o_202.pdf)

Lo que aún queda por llegar es mucho y se espera que estas tecnología puedan aportar soluciones a problemas aun no resueltos, pero debemos estar alerta para poder ser capaces de controlar los riesgos asociados

 

 

 

 


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