La nanotecnologaAntes de empezar les voy a explicar un concepto
bsico de que es la nanotecnologa. Es un campo de las ciencias
aplicadas dedicado al control y manipulacin de la materia a una
escala menor que un micrmetro, es decir, a nivel de tomos y
molculas (nanomateriales). Lo ms habitual es que tal manipulacin se
produzca en un rango de entre uno y cien nanmetros. Se tiene una
idea de lo pequeo que puede ser un nanobot sabiendo que un nanobot
de unos 50 nm tiene el tamao de 5 capas de molculas o tomos
-depende de qu est hecho el nanobot-. La nanotecnologa, el diseo de
dispositivos y molculas a escalas microscpicas, es una de las
grandes bazas actuales de la oncologa.Como acaba de anunciarse en
Nature Communications, un grupo de investigadores norteamericano ha
creado un tipo de nanopartcula que podra revolucionar la lucha
contra el cncer.La ventaja de estas partculas diminutas es que
pueden usarse de contraste para marcar las clulas malignas en las
resonancias magnticas o tomografas y tambin como dispensadoras de
sustancias teraputicas. Es decir, valen como herramienta de
diagnstico y tratamiento. Adems, son biocompatibles y no presentan
toxicidad. Esta polivalencia era difcil de conseguir en una
nanopartcula que no daara las clulas sanas, como la que han
presentado los expertos. Hasta ahora, las partculas hechas con
materiales no orgnicos, como el oro, servan eficazmente para fines
de diagnsticos,mientras que las orgnicas funcionaban mejor
administrando frmacos. Con un tamao de 21 milmillonsimas de metro,
el nuevo biopolmero hace bien las dos cosas. Por un lado, es capaz
de penetrar en los tumores para liberar al ritmo adecuado frmacos
como la doxorrubicina. Tambin reacciona a la luz generando estados
excitados del oxgeno (singletes) o calor, con efectos
anticancergenos. Por el otro, se acumula en el tumor durante largo
tiempo y se ilumina con las tcnicas de diagnstico por imagen.
Los virus, nanomquinas que evolucionanLas clulas son las
unidades estructurales y funcionales de la vida, tanto en los
microorganismos como en los seres pluricelulares. Sin embargo, en
la naturaleza existen otras entidades subcelulares que contribuyen
activamente a la dinmica y evolucin de los ecosistemas: los
viroides y los virus. En ambos casos existe una interesante
controversia cientfica acerca de si deben ser considerados o no
como seres vivos, dado que ambos son capaces de replicarse y
evolucionar (dos caractersticas fundamentales de la vida). Pero
siempre a expensas de la maquinaria metablica que proporciona la
clula a la que parasitan: por tanto no son autnomos y, de hecho,
cuando estn fuera de su clula hospedadora se degradan rpidamente si
no infectan una nueva diana. Sin entrar en detalles, podemos decir
que los viroides son molculas de cido ribonucleico (ARN) que poseen
entre 250 y 400 nucletidos de longitud, y que a pesar de no
codificar ninguna protena ni estar recubiertas por una envoltura
proteica son capaces de infectar numerosas especies de plantas y
producir enfermedades en ellas. Los virus son parsitos capaces de
infectar a cualquiera de las especies celulares conocidas (de
animales, plantas, hongos o microorganismos unicelulares) y se han
encontrado en todos los entornos en los que se han buscado,
incluyendo los ms extremos de nuestro planeta. Su existencia ya fue
sugerida a mediados del siglo XIX cuando uno de los padres de la
microbiologa, Louis Pasteur, fue incapaz de encontrar el
microorganismo causante de una enfermedad entonces mortal, Dado que
ese patgeno atravesaba los filtros con menor tamao de poro que
entonces se podan construir (escapando por tanto a los sistemas de
esterilizacin por filtracin), y que no se detectaba a travs del
microscopio ptico, concluy que la rabia era causada por algo muy
diferente a los "microbios" o "toxinas" entonces conocidos:
bacterias, hongos y protozoos. En efecto, hoy sabemos que Pasteur
estaba luchando contra un enemigo que en aquella poca era
invisible, porque sus dimensiones se encuentran en el rango de los
nanmetros.
Beneficios de la nanotecnologa en la medicina La nanotecnologa
molecular tendrn muchos impactos sobre el sector de la medicina en
general. El mundo de la medicina es muy complejo, por lo que todos
los beneficios de la nanotecnologa para medicina tardarn en hacerse
evidentes. No obstante, otros beneficios llegarn de forma
inmediata. Las herramientas de la investigacin y la prctica de la
medicina sern menos costosos y ms potentes. Investigacin y
diagnstica sern ms eficaces, lo que permitir una capacidad de
respuesta ms rpida para tratar nuevas enfermedades. Numerosos
pequeos sensores, ordenadores y diversos aparatos implantarles de
bajo coste permitirn un control continuo sobre la salud de
pacientes as como tratamiento automtico. Sern posibles diversos
tipos nuevo de tratamiento. Y mientras los costes de la medicina
bajan y el tratamiento de enfermedades ms seguro, as sus beneficios
sern experimentados por muchas ms personas en todo el
mundo.Nanotecnologa y el cncerSegn la Organizacin Mundial de la
salud, el cncer fue la principal causa de muerte a nivel mundial,
con 8,2 millones de defunciones para el 2012.En el mes de Junio de
2013, en el marco de las Jornadas Cientficas de la Sociedad
Anticancerosa de Venezuela, tuvimos el placer de escuchar al Prof.
Gordon McVie -autoridad internacional y editor-fundador del
ecancermedicalscience en su excelente ponencia Cancer, new
strategies for a global solution, quien afirm que estamos perdiendo
la guerra contra el cncer y que nuestras herramientas principales
son la prevencin y la investigacin. En un mundo globalizado y con
el impresionante desarrollo tecnolgico no cabe dentro de la
realidad deslindar los avances mdicos de los avances tecnolgicos.
En esta batalla contra uno de los mayores males de la humanidad, la
innovacin debe ser el mejor amigo de la medicina, y la tecnologa,
su arma principal. La nanotecnologa es el estudio, diseo, creacin o
sntesis de materiales a travs del control y manipulacin de la
materia a escala molecular (nanmetros), con el objetivo de crear
dispositivos con propiedades qumicas, fsicas y biolgicas novedosas.
Tales nano-dispositivos, poseen dimensiones tpicamente menores a
los 100 nanmetros y tienen el potencial para cambiar radicalmente
los procesos de prevencin, deteccin y tratamiento del cncer.
Los principios conceptuales de la nanotecnologa se le atribuyen
al fsico estadounidense y premio Nobel Richard Feynman, quien, en
el congreso de la Sociedad Americana de Fsica de 1959, en el
Instituto de Tecnologa de California (CalTech), en su conferencia
titulada Hay mucho espacio en el fondo, describi un proceso por
medio del cual podramos desarrollar la habilidad para manipular
tomos y molculas individuales, empleando herramientas de precisin
para construir y operar a su vez otro conjunto de herramientas de
menores proporciones, y as sucesivamente hasta alcanzar la
nanoescala. En palabras de Feynman: Resulta interesante que, en
principio, es posible que un fsico sintetizase cualquier molcula
que un qumico le dibujase. Se le dan las rdenes y el fsico
sintetiza la molcula. Pero, cmo? Colocando los tomos all donde el
qumico le ha indicado previamente y as creamos la sustancia. Si
desarrollamos la capacidad de ver lo que estamos haciendo y de
realizar cosas a nivel atmico, ayudaremos a resolver muchos
problemas planteados por la qumica y la biologa. Por muchos aos los
aportes de Feynman fueron ignorados hasta que, a mediados de la
dcada de 1980, Erick Drexler publica su libro Motores de la
Creacin: la prxima Era de la Nanotecnologa en el que desarroll y
populariz el concepto de nanotecnologa, trmino empleado por primera
vez por el cientfico japons Norio Taniguchi. En las ltimas dcadas,
el crecimiento del desarrollo cientfico en el campo de la
nanotecnologa ha sido impresionante. Una muestra de la importancia
estratgica del tema ha sido la inversin que los pases desarrollados
han realizado en esta rea. Para el ao 2000, el presidente Bill
Clinton impuls la investigacin en el campo a travs de la iniciativa
Nacional de Nanotecnologa, con una inversin inicial de 500 millones
de dlares, seguido por un reimpulso dado por el presidente Bush en
2003, autorizando inversiones por ms de 3.630 millones de dlares
durante los 4 aos siguientes.Actualmente, ninguna actividad
comercial escapa de la utilizacin o la experimentacin en esta rea.
Esto incluye la optimizacin de productos que van desde artculos de
limpieza para el hogar y uso personal hasta el refinamiento
petrolero, pasando por las empresas farmacuticas y la creacin de
materiales mejorados para la construccin.
En Medicina, se han sintetizado una cantidad de nanomateriales
con el potencial de revolucionar el diagnstico y el tratamiento de
un elevado nmero de enfermedades, gracias a sus propiedades
particulares, tales como una gran rea de superficie y tiempos de
vida medio largos en sangre en comparacin a otras molculas pequeas.
Enfocndonos en el cncer, la utilizacin de materiales en nanoescala
podra aumentar la especificidad en el diagnstico temprano de
lesiones malignas y premalignas as como la eficacia de los agentes
quimioterpicos.Podemos definir las principales reas de estudio como
aquellas basadas en las terapias target o tumor-dirigidas, en el
transporte de drogas y en las imgenes para el diagnstico. En la
primera, las principales investigaciones han arrojado resultados
favorables con la utilizacin de nanoparticulas esfricas (nanoshell)
con ncleo dielctrico de oro, bioconjugadas para ser molecularmente
dirigidas y la utilizacin de fototerapia con lser para la
destruccin de clulas malignas con gran especificidad. Con respecto
al transporte de drogas quimioterpicas, las plataformas a
nanoescala que ms se han desarrollado son los liposomas y las
estructuras basadas en polmeros, incluso con productos aprobados
por la Food & Drug Administration (FDA). El Doxil es la primera
droga aprobada, la cual consta de Doxorrubicina con liposomas para
el tratamiento del sarcoma de Kaposi y cncer de ovario (3),
combinacin que aumentan el tiempo de la droga en el torrente
sanguneo y maximiza su acumulacin en el tumor. Existen, en
desarrollo, un gran nmero de combinaciones para cncer de ovario y
de mama metastsico, actualmente en fase III (1). Otros sistemas ms
complejos, conformados por polmeros ligados a tumor-especficos y
drogas como el Docetaxel (BIND-014), han demostrado tener la mayor
especificidad en pruebas experimentales. En cuanto al impacto sobre
tcnicas y procesos usados para crear imgenes del cuerpo humano,
(imagenologa), es lgico pensar que, con la composicin metlica de
las nanopartculas, se podran mejorar los diagnsticos a travs de
estudios radiolgicos como la Resonancia Magntica y la tomografa
computarizada. En este sentido, se ha demostrado la utilidad de
nanopartculas de Dixido de Hierro en la identificacin de clulas de
cncer colorrectal durante estudios preclnicos Dentro de este gran
abanico de posibilidades que ofrece la nanotecnologa nuestro grupo
multidisciplinario de investigacin, conformado por cirujanos del
servicio de Ciruga II del Hospital Universitario de Caracas, los
Prof. Jimmy Castillo y Manuel Caetano, del Laboratorio de
Espectroscopa Lser de la Escuela de Qumica de la Facultad de
Ciencias de la Universidad Central Venezuela y con la colaboracin
de la Sociedad Anticancerosa de Venezuela, estamos desarrollando el
proyecto Nanosensores fluorescentes para el diagnstico y
tratamiento del cncer colorectal por laparoscopa. Para alcanzar los
objetivos del proyecto se han estado diseando nanopartculas
compuestas por molculas metlicas recubiertas y funcionalizadas con
anticuerpos tumor-especficos y fluorforos, a fin de identificar,
durante el perodo intraoperatorio, los tumores, los ganglios
linfticos metastsicos y las micrometstasis del cncer colorrectal
mediante la utilizacin de equipos de laparoscopa. El cncer
colorrectal es uno de los ms frecuentes a nivel mundial; solo en
los Estados Unidos, para el ao 2011, se estima que hubo 147.000
nuevos casos y 50.000 defunciones relacionadas con este tipo de
cncer, Para el ao 2010, en Venezuela, las muertes por cncer
ocuparon el segundo lugar del total de defunciones, representando
el 15,3%, entre los cuales, los del aparato digestivo ocuparon el
primer lugar, con 5.804 defunciones, posicionndose el cncer
colorrectal en el segundo lugar, con 1.132 defunciones (7). Ms del
50% de los pacientes que reciben tratamiento quirrgico para el
carcinoma colorrectal presentan recidiva de la enfermedad (8),
siendo el margen de reseccin inadecuado y la linfadenectoma los
principales factores no dependientes del paciente y responsables de
la recurrencia de la enfermedad. El uso de tcnicas con agentes que
permiten recrear imgenes pticas de tumores marcados, ha ido ganando
un enorme inters en la comunidad mdica, debido a su capacidad para
suministrar al mdico una imagen en tiempo real. Se pueden utilizar
la caractersticas nicas de un tumor para marcarlo empleando, por
ejemplo, los anticuerpos especficos para antgenos expresados en la
superficie de tumores unidos a molculas fluorescentes o fluorforos,
que tienen la capacidad de absorber energa en forma de radiacin
electromagntica (luz) a una longitud de onda dada y emitir radiacin
electromagntica a una longitud de onda ms larga.La potencialidad
del uso de sistemas nanoensamblados radica en que las nanopartculas
primero son dotadas con una molcula que las hace especficas a la
clula cancergena (molecularmente dirigidas) y luego son cargadas
con miles de molculas fluorescentes, logrando que la absorcin de
pocas nanopartculas sobre la superficie de la clula cancergena
contenga una densidad altsima de molculas fluorescentes. Estos
fluorforos, al ser iluminados por una fuente apropiada, emiten
suficiente cantidad de radiacin como para ser fcilmente detectada y
lograr una reseccin oncolgica adecuada guiada por fluorescencia, la
que, potencialmente a largo plazo, disminuir las recidivas, mejorar
la estadificacin intraoperatoria y, consecuentemente, disminuir la
mortalidad por esta afeccin. En el mes de julio de 2014, y en el
marco del Congreso Nacional e Internacional de la Sociedad
Venezolana de Ciruga, coordinaremos el simposio de Nanotecnologa y
Medicina, gracias a la colaboracin y el trabajo en conjunto con el
Dr. Jess Tata. Los proyectos de innovacin, si bien es cierto, son
largos, lentos y complejos, son las reas de investigacin que nos
pone a competir cientficamente con la actualidad mundial. Es
nuestro deber no quedarnos atrs y tratar de sumar el mayor nmero de
recursos humanos capacitados, suficientes en Venezuela, en el
desarrollo de estos proyectos, por nuestros enfermos y por nuestro
pas.
*Dr. Gabriel Escalona Vivas. Servicio de Ciruga II, Hospital
Universitario de Caracas, Venezuela
El preservativo con nanotecnologa capaz de acabar con las
enfermedades de transmisin sexualEl preservativo siempre ha sido
uno de los mtodos anticonceptivos ms populares. Con ms de un 98% de
probabilidades de ser efectivo se ha convertido, desde su extensin
en 1880, en un producto usado en la mayora de las relaciones. No
hace mucho tiempo hablamos de lo que podra ser el preservativo del
futuro, pero lo que traemos es algo distinto, Mas all de la
proteccin Despus de que anuncien sobre una pldora que previene el
VIH, la farmacutica australiana Starpharma ha desarrollado VivaGel,
un material nacido de la nanotecnologa. Este gel contiene millones
de nanomolculas que se estructuran ramificndose alrededor de los
virus del VIH, VPH y los causantes del herpes genital, impidindoles
unirse a las clulas humanas.Este preservativo desactiva los virus
con una efectividad del 99,9%. Segn Jackie Fairley, directora
ejecutiva de Starpharma, hay una mayor probabilidad de contraer la
infeccin si uno est expuesto a una mayor cantidad de partculas
virales, y lo que hace su producto es reducirlas gracias a sus
propiedades antibacterianas y antivirales. Preservativo el invento
es ms importante de lo que parece, ya que su tecnologa puede
extenderse a otros productos. Desde luego, la prevencin de ETS es,
en mi opinin, uno de los objetivos ms importantes de la medicina, y
parece que se estn dando pasos importantes.El gobierno australiano
ya ha dado su visto bueno al producto, que espera concretar su
comercializacin en pocos aos. Ya slo queda un condn a prueba de
pinchazos.
Investigacin con clulas madre para trasplantes de rganos.Un
equipo de investigadores ha desarrollado una nueva tecnologa que
podra potenciar la capacidad cientfica de crear tipos especficos de
clulas partiendo de clulas madre embrionarias(ms conocidas por el
pblico en general por su papel en la ingeniera gentica, los
procesos de clonacin y las investigaciones del genoma humano). Este
avance tecnolgico tiene implicaciones muy importantes para la
creacin de rganos para transplantes y para otras aplicaciones
dentro del campo de ingeniera de tejidos y biotecnologa. Los
cientficos han logrado identificar un mtodo sencillo para la
produccin de poblaciones puras de clulas epiteliales a travs de las
clulas madre embrionarias. Las clulas epiteliales pueden utilizarse
en la produccin de piel sinttica. Es conocido desde hace tiempo el
potencial de las clulas madre embrionarias para la diferenciacin
dentro de una variedad de clulas especializadas, y para generar
todos los diferentes tipos celulares del cuerpo, no en vano se
llaman clulas pluripotenciales, El reto actual de los
investigadores especializados en este campo es cmo materializar su
potencial en hechos. Algunos factores influyen el comportamiento de
las clulas madre embrionarias, entre ellos los materiales
utilizados en la cultivacin de clulas fuera del cuerpo. Las
investigaciones actuales se centran en este tema. Segn Profesor
Robert Langer "Hasta ahora no hemos dispuesto de una manera fcil y
rpida que nos permita asesorar cmo un material afectara el
comportamiento celular". La nueva tcnica desarrollada por su equipo
no solo es rpida, sino tambin permite a los cientficos hacer
pruebas con cientos de miles de distintos materiales a la vez, a
travs de una miniaturizacin del proceso. Los cientficos han
desarrollado una nueva tecnologa robtica que deposita ms de 1700
puntos de biomateriales sobre la plaquita que se pone debajo del
microscopio y que mide solo 25m por 75mm. Se pueden preparar unas
20 de estas plaquitas en un da. Al exponerlos a la luz
ultravioleta, los puntos de materiales se ponen rgidos y listos
para ser implantados por clulas madre embrionarias o clulas. A
continuacin cada micro-muestra se puede colocar en distintas
soluciones y diversas condiciones durante la fase de incubacin.
Otra ventaja de este mtodo innovador es que funciona con un nmero
mnimo de clulas madre embrionarias. La produccin de clulas madre
embrionarias es muy costosa y laboriosa.La Nanotecnologa aprende a
nadarSegn la versin digital de MIT Technology Review hoy, un nuevo
modelo matemtico de movimiento podr ayudar a desarrollar nano
aparatos capaces de moverse por lquidos. Esto sera un gran paso
para aquellos cientficos actualmente investigando nuevas formas de
transportar por el cuerpo tratamientos contra el cncer,
directamente hacia el tumor, o de transportar aparatos capaces de
deshacer un coagulo directamente al lugar del coagulo en
cuestin.Para lograr un avance tan importante para la medicina,
cientficos deben solucionar el problema de cmo lograr que los nano
aparatos necesarios para transportar estas cosas tengan capacidad
para moverse a travs de fluidos. A diferencia de los objetos de
tamao normal, la viscosidad tiene ms impacto sobre los movimientos
de un nano objeto en un lquido que la inercia. El autor del artculo
de Technology Review compara el esfuerzo de lograr transportar un
micro objeto por al agua con el esfuerzo de nadar en miel. Cuando
se trata de nano objetos, la dificultad es mucho mayor. Para poder
desplazarse por un lquido, un nano objeto necesita lograr un
movimiento no recproco, algo muy difcil de reproducir a nano
escala. Pero dos matemticos de Irn, Ali Najafi y Ramin Golestanian,
acaban de proponer una solucin que simplemente requiere recortar o
alargar dos palos rgidos. Su modelo consiste en tres esferas,
conectadas por dos estructuras tipo palo. En un ciclo de
movimiento, se recorta el brazo izquierda y el brazo derecha, y
luego se alarga ambos. El resultado es una serie de grandes
movimientos hacia la derecha y pequeos movimientos hacia la
izquierda.
Avances en mtodos para diagnosticar el cncerSi los mdicos fuesen
capaces de detectar durante la primera fase un tumor maligno,
podran operar al paciente mucho antes, y quitarle el tumor sin
dejar ningn resto de clulas cancergenas y sin necesidad de recurrir
a la quimioterapia. Hasta ahora los mtodos que s existen para
analizar la existencia o no de un tumor cancergeno han recibido
crticas por no ser de todo fiables. Los anlisis tipo
mamografas,(anlisis de sangre para cncer de prstata) y (anlisis de
sangre para cncer de ovario) tienen un alto margen de error. Segn
David Sidransky, un investigador de la John Hopkins, el sistema se
equivoca en un 33% de las pruebas y el sistema cncer de prstata se
equivoca en un 50%. Gracias a las ltimas investigaciones
desarrolladas por el experto en biologa celular y cncer George
Wright un nuevo mtodo que analiza la estructura de las protenas en
la sangre, permitir en teora identificar un tumor con la claridad y
exactitud de una huella dactilar. Resulta que ya en la primera fase
de un tumor, el cncer distorsiona la estructura de las protenas en
la sangre, por lo que la capacidad de vigilar esta estructura y
detectar alguna anomala es todo un descubrimiento. Segn Technology
Review, ya se estn realizando las primeras pruebas en personas de
un anlisis de este tipo para detectar cncer de los ovarios mientras
que se desarrollan otros anlisis para cncer de prstata, pulmn,
mama, riones, hgado, linftico y leucemia. En el futuro tal vez con
solo una gota de sangre, se podr hacer pruebas para todo tipo de
cncer y lograr disminuir drsticamente los muertos causados por esta
enfermedad.
Nanotecnologia en Venezuela Venezuela y Francia fomentan
cooperacin para el desarrollo de la nanotecnologa 28 de junio de
2013. En Francia funciona el Centro de Innovacin Micro y
Nanotecnolgica (Minatec), considerado la institucin europea de
mayor relevancia dedicada a estos estudios.Caracas, 28 de junio.
Representantes de Venezuela y Francia intercambiaron sobre la
posibilidad de concertar alianzas estratgicas, dirigidas a impulsar
el avance de la nanotecnologa en el pas, informaron hoy fuentes
especializadas. En el encuentro tomaron parte directivos del
Instituto Venezolano de Investigaciones Cientficas (IVIC), la
consejera de Cooperacin Regional para los Pases Andinos, Claude
Castro, y Alexandra Bellayer-Roille, consejera de Cooperacin y de
Accin Cultural dela Embajada de Francia. El director del IVIC, Eloy
Sira, seal que la nanotecnologa en este momento es una revolucin
cientfica-tecnolgica y establecer nexos que apunten hacia el
desarrollo de esta rea es de inters fundamental para el pas. En
Francia funciona el Centro de Innovacin Micro y Nanotecnolgica
(Minatec), considerado la institucin europea de mayor relevancia
dedicada a estos estudios. Por ello, la experiencia gala en el rea
es de gran importancia para el desarrollo de proyectos conjuntos en
este campo. Durante la jornada se plante la posibilidad de integrar
a los cientficos venezolanos en la Red Nanoandesque, este ao, se
reunir en Bolivia para discutir las investigaciones en ese mbito.
De igual manera, esta la necesidad de obtener apoyo del pas europeo
para realizar el mantenimiento y arreglo de los equipos que
frecuentemente se emplean para estas investigaciones. Contar con la
tecnologa para reparar los equipos nos da independencia y evita que
se detenga el trabajo en los laboratorios, asegur Sira.
Publicado por la Agencia Prensa Latina, va Google Noticias
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