Bienvenidos

En este blog vamos ha hablarte de todos los aspectos relacionados con la nanomedicina algunos de ellos muy interesantes como por ejemplo la cura del cáncer, o el control de nanosensores magnéticos para focalizar fármacos, incluso células con funciones mejoradas como en el caso de los  glóbulos rojos. Este blog está estructurado de forma que empieza por la historia de sus inicios, continuando por asuntos más trascendentes( bases, estructura de un objeto nanobiotecnológico, aplicaciones y  cáncer) y acabando por explicarte que aunque es una innovación para la medicina puede tener muchos riesgos para la salud(futuro). También tuvimos la gran suerte de entrevistar a la Dr. Puerto Morales de la Universidad Autónoma, una gran entrevista en la que aprendimos mucho. Desde aquí queremos agradecerselo. Ahora sí... ¡¡os dejamos con este blog!!

Entrevista a una profesional.

Capítulo 1Capítulo 2 Capítulo 3 Capítulo 4

Origen.

La nanomedicina es una de las aplicaciones de la nanotecnología en la medicina con la cual se pueden suministrar fármacos y manipular nanorobots que te ayuden a regenerar tejidos o estructuras a escala molecular desde dentro del organismo, como pueden ser los nanotubos. Un dato fundamental para hacerse una idea de como de pequeña puede ser esta tecnología es pensar que estas estructuras y cantidades miden un nanometro osea sé 1 nm = 10−9 m, lo que en castellano podemos traducir como el crecimiento de una uña en un segundo. Esta nueva forma de orientar la medicina se originó en 1940, cuando a el matemático húngaro Von Neumann se le ocurrió la posibilidad de crear sistemas que se auto produjesen para ahorrar costes.



Este es Von Neumann, promotor de las máquinas autorepicables y computadoras.


Escala de dimensiones.

Personas que han formado parte en la evolución de esta nueva medicina.

*S.XX:
-1952-Se encuentran pruebas de la existencia de nanotubos de carbono.
-1959-Aparece Richard Feynmann y da una charla en la que habla sobre la manipulación de átomos.
-1966-Se estrenó una película llamada "viaje alucinante" en la cabe la posibilidad de que unos científicos se introduzcan dentro de un cuerpo humano al adquirir un tamaño molecular, para destruir un tumor que está matando a una persona.
-1981-Gerd Binnigy y Heinrich Rohrer inventan un microscopio de túnel de barrido, lo que significa poder ver átomos y enlaces individuales para poder manipularlos más tarde.
-1982-Se publica el primer artículo científico sobre nanotecnología.
-1985-Harold Kroto, Robert Curl y Richard Smalley descubrieron la estructura de los fullerenos.
-1991-Sumio Lijima descubre los nanotubos de carbono.
-1993-El equipo del Weizamann Institute of Science creo las primeras nanoestructuras con propiedades sorprendentes lo cual lleva a la creación de las "cuerdas" de nanotubos; se despierta así el interés internacional por las propiedades físicas y químicas de los nanotubos de carbono.
-1996-En este año se diseñan circuitos de chips de 30 nm de ancho, un chip tiene el potencial de operar a una velocidad mayor a un teraflop.
-1997-Se construye la primera empresa especializada en nanotecnología llemada Zyvex.

*S.XXI:
-2003-Según la revista Nature que publicó el trabajo de Mason Tomson, en el que demostró que los fullerenos pueden viajar escondidos en el suelo.
-2004-La doctora Vyvyan Howard publicó los primeros resultados que probaron que las nanopartículas de oro pueden moverse desde la madre al feto a través de la placenta. En ese mismo año, en la universidad de California San Diego, los científicos descubrieron que las nanopartículas de selenire de cadmio pueden dividirse en el cuerpo humano y causar un envenenamiento por cadmiun.
-2010-El científico Craig Venter crea la primera célula artificial.

Curiosidades:

-1997:Se fabrica la guitarra más pequeña del mundo.Tien el tamaño aproximadamente de una célula.
-1998: Se Logra convertir a un nanotubo de carbón en un nanolapiz que puede escribir.


Línea del tiempo:

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Estructura de un objeto nanobiotecnológico.

Los objetos nanobiotecnológicos
-Nanoestructuras inorgánicas: como las nanopartículas de silice mesoporosa, óxidos metálicos y nanotubos de carbono.
-Nanoestructuras orgánicas: se encuentran materiales poliméricos, con los que se construyen nanocápsulas, polímero-fármaco, micelas, liposomas, conjugados, nanoesferas y dendrímeros.


A. Nanoestructuras orgánicas// B. Nanoestructuras inorgánicas

Estas bioestructuras naturales se utilizan para construir otras estructuras más grandes que puedan servir como transporte de fármacos o como fármaco en sí, y también como "andamio" para regenerar ciertas partes dañadas de un tejido, pertenecientes a un órgano o músculo, etc.

Pros y contras en la nanomedicina

Este tipo de medicina a escala nanotecnológica, puede ser beneficiosa o perjudicial para la salud, pues bien,¿qué beneficios tiene?¿que desventajas ?¿tiene más beneficios que desventajas?En el caso de que fuera más beneficioso,¿sería accesible para cualquier persona?

La nanomedicina tiene muchos beneficios para la salud, resolvería ciertos problemas del mundo actual, avanzaría en la medicina a pasos agigantados, cada uno de estos beneficios se está investigando con mucha profundidad, por ejemplo, el instrumental necesario sería más barato, se prevendrían muchas enfermedades, incluso antes de que se formaran, por ejemplo, un tumor cerebral, salvaría muchas vidas y en casos terminales alargaría al menos 7 meses de vida, los tratamientos en el área del cáncer evitarían efectos malos para la salud, se mejorarían los sistemas biológicos, repararía tejidos dañados, las personas afectadas por enfermedades podrían acceder a estos fármacos, pues no son demasiado costosos, estos fármacos no contaminarían demasiado, se ahorraría agua, alimentos y además haría posible la energía solar.
Pero como con todo, su mal uso conlleva a numerosas desventajas, como una nueva arma biológica casi invisible, el mercado negro de la misma, el amplio mundo de la toxicidad a escala de nanopartículas, riesgos para la salud de algunos productos no regulados o daños ambientales por el uso de materiales demasiado baratos, además de que puede ser una medicina bastante inestable si cae en manos equivocadas.

Todas estas ventajas y desventajas nos llevan a pensar que se puede tratar de lo mismo que la fórmula de las bombas nucleares, Albert Einstein  no tenía ni idea de que más tarde esa misma fórmula serviría para la creación de una arma devastadora y que sería empleada en la Segunda Guerra Mundial.

Células artificiales.

Una célula artificial es una célula casi idéntica a la normal pero a la cual le puedes asignar la función que tu quieras o necesites. Uno de los mayores avances que se han llegado a conseguir con estas células es el de la creación de un "glóbulo rojo" artificial por el investigador Robert Freitas el cual a bautizado como respirocito, este glóbulo rojo trata de imitar a la hemoglobina natural pero con la capacidad de liberar 236 veces más oxígeno por unidad de volumen, que un glóbulo rojo natural.

Recreación de los respirocitos.







El origen se remonta a hace solo 8 años, en 2010 Craig Venter y su equipo consiguieron crear una célula bacteriana con el genoma artificial, estas están creadas a base de polímeros. Actualmente se están patentando nuevas cosas con este tipo de células, para lograr que hagan otras funciones, como la suministración de insulina en diabéticos.

Sensores magnéticos.

Los sensores magnéticos son los más utilizados actualmente para el transporte o el control, dentro del cuerpo, de fármacos, además de que son capaces de detectar biomoléculas, lo cual ayuda a detener y combatir virus y bacterias. Estos sensores comienzan a activarse una vez el campo magnético que les atrae desaparece, este campo magnético se crea desde fuera del cuerpo, cuando una persona lo controla y lo guía hasta donde quiere y una vez ahí, se aparta ese imán que produce el campo magnético para que los sensores puedan seguir con su misión. Ese tiempo en que el campo magnético va desapareciendo se llama "relajación", y existen dos tipos:

      -Relajación Browniana: las partículas giran en solución debido a su energía térmica. Se suele dar             en partículas más grandes.

Particula de polvo que choca con un gran conjunto de partículas de menor tamaño.

      -Relajación de Néel: los momentos dipolares internos de las partículas rotan. Este se suele dar en partículas de menos de 10 nanómetros de diámetro.

*Para aclarar conceptos: el momento dipolar se produce cuando en una molécula los átomos que la componen tienen distinta electronegatividad.

LIberación de fármacos.

Hoy en día se han construido nanoplataformas muy sofisticadas, basadas en el transporte de fármacos  y ácidos nucleicos para tratamientos o casos puntuales. Estas, estan formadas por 3 sistemas poliméricos:

   -1º Reacciona ante un estímulo interno o externo.

   -2º Permite hacer el sistema biocompatible.

   -3º Da estabilidad fisicoquímica al sistema coloidal.

La variabilidad de los polímeros permite diagnosticar la biodistrubución del portador a diferentes órganos y tejidos, además el anticuerpo permite que la nanoplataforma interactúe y reconozca  la célula diana.

Cáncer

El cáncer es una de las enfermedades que más causan la muerte en el mundo, solo en 2012 murieron 8,2 millones de personas en el mundo y 12 millones fueron diagnosticadas, los cánceres más frecuentes en los hombres son los de próstata, seguidos del colon rectal y de los pulmones y los de las mujeres son de mama, colon rectal y útero. Las principales causas por las que se forman son el consumo de tabaco y alcohol, indice de masa corporal elevado, falta de actividad física y poco consumo de fruta y verduras. El cáncer es una alteración genética, se prevé que uno de cada dos hombres y una de cada tres mujeres sufrirá un cáncer a lo largo de su vida. Hoy en día hay muchos casos en los que se detecta el cáncer demasiado tarde, en las fases 3 y 4, cuando el cáncer está muy avanzado, ¿sería posible detectar un cáncer antes de que se forme el tumor?¿Y desde la primera célula cancerígena?

                                             
                                                                     Cáncer de pulmón

                                                                         Cáncer de útero

                                                                     Cáncer de próstata

Nanodiagnóstico

El nanodiagnóstico es un método el cual consiste en diagnosticar enfermedades a través de nanopartículas, en esta fase de la nanomedicina se diferencian dos tipos:

-In vitro: Es un método que se utiliza para zonas específicas del cuerpo.

-In vivo: Es un método que utilizan dispositivos que penetran en el cuerpo para identificar las células dañadas.

Pues bien, hay ciertos estudios que están investigando sobre esto, pero es difícil encontrar un método fácil, rápido, sencillo y poco costoso, accesible al público. Uno de estos estudios se basa en diagnosticar el cáncer en las primeras etapas a través un análisis de sangre. Primero se detectarían moléculas muy pequeñas que se encuentran en nuestra sangre, microARN. El cáncer es detectado por una modificación de proteínas, las proteínas son grandes moléculas biológicas que realizan distintas funciones en nuestro cuerpo, como por ejemplo hacer réplicas de ADN o responder a estímulos, para que una proteína sea fabricada, interviene el ARN que copia el ADN , el ARN fabrica la proteína que se necesita, es decir, el ARN frabrica la proteína o proteínas necesarias, pero los microARN son los encargados de fabricar el número de proteínas y además el momento adecuado. Los microARN son moléculas que regulan la expresión de genes, estas pueden variar dependiendo de las condiciones ambientales e internas, mostrando que genes se están expresando. En cada cáncer hay distintos patrones, en los cuales los microARN están dispuestos de una manera distinta a otro cáncer.

Primero se realizaría una muestra de sangre al paciente, un médico especializado sacaría el ARN total y lo pondría en una placa estándar de 96 pocillos, cada pocillo tiene una bioquímica específica asignada por nosotros, que está buscando un microARN específico, actuando como una trampa cuando el microARN esta presente en la muestra, la trampa se cierra y en la placa aparecerán puntos de color verde, detectando el cáncer, para ello esta placa debe estar colocada en un aparato en el cual la muestra quedaría dentro bien cerrada y con una simple cámara del móvil y con una aplicación llamada microculus, en 60 minutos se sabría si el paciente tendría cáncer o no.

                                               

También existes los nanosistemas de imagen que consisten en utilizar nanopartículas de tres tipos diferentes, semiconductoras, metálicas y magnéticas para aumentar la sensibilidad y contrastar las técnicas de imagen. Cuándo las nanopartículas semiconductoras llamadas también puntos cuánticos se reducen a la escala nanométrica se produce una modificación de su estructura, por tanto deja de formar bandas y niveles electrónico y estas empiezan a emitir luz.Este método solo sirve para pequeños tumores que inmediatamente serían extirpados, sin embargo aún uno de los principales problemas es la captación de naopartículas por los macrófagos antes de llegar a la zona dañada, según se ha estudiado este problema podría resolverse con la utilización de nanopartículas con materiales que actuasen como una capa invisible. Para localizar el tumor se necesitaría recubrir la superficie con biomoléculas.

Otras son las nanopartículas magnéticas que aumentarían el contraste en las resonancias magnéticas, las nanopartículas sustituirían a los metales pesados, reduciendo así su toxicidad. Además en las nanopartículas metálicas se está comprobando el uso de partículas de oro que absorberían o reflejarían la luz, este sería un buen método para diagnosticar enfermedades, pues sería barato y eficiente.

Nanoterapia

La nanoterapia consiste en el tratamiento de enfermedades a través de nanopartículas y biomateriales. Este método tiene mucha relación con los nanodiagnósticos, pues hay varios métodos en los cuales serían eficaces ambos para diagnosticar como para la terapia. El fin de la nanoterapia es reducir al máximo los efectos de la radioterapia y la quimioterapia porque ambos no solo destruyen las células malignas sino demás las células sanas y evitaría el malestar en el paciente. Uno de estos métodos consiste en poner una inyección al paciente, las nanopartículas inyectadas envolverían a las células cancerígenas, estas serían calentadas desde el exterior por un campo magnético y destruían el tumor. Finalmente las partículas serían expulsadas al exterior de forma natural. Este método ha sido probado en cánceres epiteliales, como cánceres de pulmón  o de mama.
Otro método que actualmente se está analizando en el laboratorio es las nanopartículas obtenidas por química sostenible, que han sido probadas con eficacia en la diabetes de tipo 2. Las nanopartículas interaccionarían con las moléculas a nivel ultraestructural e intracelular, además se obtendrían nanoestructuras en las cuales podríamos regular el tamaño.
El instituto de Massachusetts y la Universidad de Harvard, han diseñado una estructura llamada "taxis" la cual serviría para llevar hasta las células malignas de tumores de próstata probados en ratones un fármaco llamado docetaxe. Las nanopartículas se adhieren a las células malignas a través de los antígenos que son fragmentos de ADN cuya función es reconocer células específicas que se encuentran en los tumores. Las nanopartículas serían interiorizadas por las células dañadas que liberarían su carga terapéutica en el interior, prolongando su acción en el tiempo (durante años o meses). Este método ha sido probado en animales,  solo en ratones.

Medicina regenerativa

Gracias al desarrollo de la Medicina, hoy en día vivimos más, pero en cuanto nuestro cuerpo va envejeciendo nuestros órganos empiezan a fallar. En 2015 España se donaron 4.769 órganos de 1.851 donantes y alrededor del mundo 119.873 órganos , pero aún así no son suficientes, un 13% de la población tiene más de 60 años, por eso se están investigando nuevas formas de crear órganos, a través de la medicina regenerativa, con biomateriales, con células madre o combinando ambas. Se han creado biomateriales capaces de regenerar células muertas, por ejemplo se construyó un tubo biomaterial que se uso como puente para que las células vivas pasaran a través de él y poder rellenar el hueco a través de células vivas.

También se puede regenerar a través de una sola célula madre e ir construyendo más para que poder utilizarlas en los órganos, por ejemplo hay células que se construyeron para el corazón y estas están capacitadas para latir al unísono con las células que no están dañadas.

Y por último para esta nueva medicina se pueden combinar ambas opciones para construir un  tejido, primero se extraen células del tejido dañado. Las células se cultivan fuera del paciente, después se coge una malla o un biomaterial, luego se modela ese material y se usan las células para codificar ese material de una capa a la vez, esto se pone en una especie de horno que junta todo y finalmente se crea esta estructura. Ejemplo: Válvula regenerada.

Medicina regenerativa (continuidad)

Otra tecnología que han diseñado tiene que ver con la vejiga, en la que se coge un pequeño pedazo del paciente, después se cultivan las células fuera del paciente, se coge una matriz y se cubre con una malla con células, las propias células del paciente, dos tipos de diferentes células. Luego se colocan en una especie de horno, con las mismas condiciones que las de un ser humano con 35ºC y 95% de oxígeno, finalmente en una semana el órgano está construido, listo para implantar en el paciente.

                             En este tipo de tecnología se utiliza la imagenología tridimensional.

Pero hoy en día hay una manera nueva para crear órganos sólidos, como un hígado, para ellos se utilizan hígados que no sirven, entonces estos hígados que no se usan se colocan en una lavadora, para poder lavar las células. Después de dos semanas se empieza a parecer a un hígado, aunque no tiene células vivas, es solo el esqueleto de un hígado, luego se inunda el esqueleto del hígado con células vivas, preservando los vasos sanguíneos, así que primero se inundan los vasos sanguíneos con las propias células del vaso sanguíneo del paciente y se infiltran la parénquima con las células del hígado.

                                     

Tras la creación de las impresoras 3D, se han aplicado a la medicina y por tanto, hoy en día hay impresoras, que en vez de usar tinta, utilizan células. Por ejemplo con la impresión de este órgano.

Pero hoy en día se está trabajando en construir nuevas impresoras 3D que impriman directamente en el paciente.

El 90% de los pacientes que necesitan un transplante son de riñón, por ello, se está trabajando en desarrollar riñones sólidos, en diseñar riñones, este proceso consistiría primero en realizar una tomografía, una radiografía, ir capa por capa y reconstruir el órgano en 3D, para obtener exactamente la medida de los riñones, después se analizarían las imágenes, se rotarían 360º y se volverían a analizar los riñones, luego se cogería toda la información y se exploraría en forma de impresión computarizada, se iría capa por capa a medida que se recorre el riñón y finalmente esa información se enviaría al ordenador y diseñar el órgano.

                                             
                                                                  Tomografía.

                                                           Se analizan los riñones.

                                                                  Diseño del riñón.

El mal uso de la nanomedicina

La nanomedicina va a producir importantes cambios en la estructura de la sociedad y el sistema político. Al ser la estructura de una nanopartícula muy pequeña estas podrían utilizarse como arma biológica capaz de matar a millones de personas con una sola dosis, además esto sería fácil ,económico, muy potente, autodirigible, es decir, por control remoto, serían difíciles de detectar y fáciles de transportar, si comparamos esto con las armas nucleares, las primeras serían más efectivas, no contaminarían tanto y harían el mismo desastre en la población aunque también sería más inseguro, pues habría menos tiempo de ataque, mejor capacidad de dirigir la destrucción de los recursos del adversario y una mayor incertidumbre.

La nanomedicina en malas manos podría causar inestabilidad en las relaciones internacionales, potendiando la capacidad de fabricar armas, reduciendo la influencia y la interdependencia económica. También podrían reducir la capacidad de las grandes potencias, ya que muchos países también tendrían la capacidad de destrucción global, se fomentaría la fragmentación de naciones.

Riesgos

Son numerosos los beneficios que se obtienen con la nanomedicina sin embargo también hay riesgos los cuales se están evaluando hoy en día. Uno de los principales problemas serían la toxicidad de las nanopartículas  y nanotubos pues ambos a estar a escala nanométrica son más radiactivos, estos se encuentran en prendas de vestir, en aditivos alimenticios, en numerosas cremas ya sean solares o cosméticas, en los plaguicidas, en los artúculos de cocina o en los neumáticos, las partículas al ser tan pequeñas atravesarían el ¡cuerpo sin ser detectadas y podrían producir daños en los tejidos, infecciones o incluso tumores. hay numerosos estudios que demuestran este gran problema.

La Universidad de Liverpol han demostrado que las nanopartículas causan daño al celebro de los peces en 48 horas, la Universidad de Rochester sometieron a conejos a hinalar nanoesferas de carbón , numerosos conejos sufrieron coágulos sanguíneos,en 2004 Reino Unido estimó que 10.000 personas habían estado expuestas a las nanopartículas, pues no utilizaron protecciones. En Estados Unidos los ratones que estuvieron sometidos a los nanotubos de carbono encontraron daños del ADN en el corazón y en las arterias, la NASA realizó otro estudio el cual provocó daños en los pulmones de los ratones.

Otra gran preocupación es la contaminación de estas partículas.  Las partículas ultrafinas son nanopartículas que se encuentran en el aire y las nanopartículas que están en el suelo o en agua se denominan coloides, los coloides juegan un papel importante en los procesos bioquímicos, también influyen en el desarrollo del mismo y afectan al comportamiento del suelo, además facilitarían el movimiento de los contaminantes.

Aunque estas partículas sean invisibles para el ojo humano se deben realizar más estudios y encontrar soluciones a estos problemas, puesto que la nanomedicina tiene muchos más beneficios.