mayo 2015

En 1959 el premio Nobel de Física, Richard Feynman, hizo mención por primera vez a las posibilidades de la nanociencia en un discurso titulado “En el fondo hay espacio de sobra” (There’s Plenty of Room at the Bottom), y si lo pensamos bien, no es que Feynman estuviese adelantado a la época, porque ya en 1918 Max Planck había sido premiado con el mismo galardón de Física por sentar las bases de la mecánica cuántica, de la cual se ha comprobado que sus efectos son más relevantes a nivel de nanoescala, dejando evidencia de fenómenos y propiedades, tanto físicos como químicos, totalmente nuevos a diferencia de como ocurrirían en una escala volumétrica.

La nanotecnología ha desarrollado sistemas en escala nanométrica, materiales (nanomateriales) y dispositivos totalmente nuevos, con la característica de que son fuertes, inteligentes y limpios. A nivel nano es posible manipular las estructuras moleculares y sus átomos. Un ejemplo del uso de la nanotecnología en la industria son las lentes que no se rayan y pinturas antigrietas. La nanotecnología no sólo permite precisión, nuevas propiedades  y efectos definidos específicamente, sino un bajo presupuesto para su desarrollo, estamos hablando de la industria con la posibilidad de crear infraestructuras muy pequeñas, de manera rápida, eficientes y amigables con el medio ambiente. Para entrar en contexto y entender el poder que puede alcanzar la nanotecnología, es necesario especificar que la escala a la que se desarrollan la ciencia y la tecnología a niveles atómicos y moleculares bajo esta área es aproximadamente 1-100 nm, nanómetros. Un nanómetro corresponde a la milmillonésima parte de 1 metro. Así, un balón de futbol tiene una escala de 220.000.000 nm, una molécula de ADN tiene una anchura 2 nm y un átomo de hidrogeno mide 0,1 nm.

Las aplicaciones de la nanotecnología se han extendido a la industria textil, energética, el sector agrícola, la medicina y muchos otros, siendo este último campo uno de los más importantes ya que sus avances podrían ser la solución a muchas de las enfermedades que actualmente no tienen cura o tratamientos efectivos para su erradicación, tales como el cáncer. Los científicos la han llamado “nanomedicina” y, su objetivo principal es “el desarrollo de herramientas para diagnosticar, prevenir y tratar enfermedades cuando están todavía en estados poco avanzados o en el inicio de su desarrollo.” Según afirma la doctora Laura M. Lechuga profesora del CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) y directora del Grupo de NanoBioSensores y Aplicaciones Bioanalíticas ubicado en el ICN2 (Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología). La nonomedicina utiliza dispositivos y tecnologías basadas en nanoestructuras capaces de interactuar a escala molecular, lo que brinda la ventaja de que un sistema diseñado para atacar células cancerígenas, por ejemplo, se dirija específicamente a éstas sin afectar las células sanas ni comprometer órganos; lo que es uno de los grandes riesgos de tratamientos como la quimioterapia. Es por esto que una de las proyecciones a futuro estará enfocada en las “nanoterapias”, que serán dirigidas a los tejidos y órganos enfermos, evitando efectos secundarios al no dañar las células alrededor de éstos.

La nanomedicina se basa en tres áreas principales:

• Nanodiagnóstico.
• Liberación controlada de fármacos.
• Nanomedicina regenerativa.

Nanodiagnóstico

El objetivo principal del nanodiagnóstico es diagnosticar enfermedades en sus etapas más tempranas a nivel celular y molecular, que en el futuro espera hacerse a nivel de una sola célula, mediante nanodispositivos y sistemas de contraste. Para lograrlo, el nanodiagnóstico se basa en el desarrollo de sistemas de análisis y de imagen que pueden utilizarse tanto in vivo como in vitro. El nanodiagnóstico integra dos áreas de trabajo: los nanosistemas de imagen y los nanobiosensores, que son dispositivos que pueden identificar con una alta sensibilidad, selectividad y en tiempo real agentes químicos y biológicos.

Liberación controlada de fármacos

La liberación controlada de fármacos, también llamada nanoterapia, consiste en transportar el fármaco en nanoestructuras, tales como nanopartículas, nanocápsulas, liposomas, nanotubos etc. hasta la zona afectada bajo una previa encapsulación de éste para que sólo actúe cuando haya reconocido el lugar en el que debe surtir efecto. Así, el fármaco no actuará durante su tránsito por el resto del cuerpo, lo que mantendrá intactas sus propiedades químicas y físicas siendo mínimamente invasivo.

Nanomedicina regenerativa

Esta área de la nanomedicina se encarga de la reparación o sustitución de tejidos y órganos dañados mediante aplicaciones como terapia génica y la ingeniería de tejidos, que estimulan los mecanismos regeneradores del cuerpo humano.

La ingeniería de tejidos, en especial, tiene un valor agregado dentro de la nanomedicina ya que facilita materiales nuevos y técnicas de integración de los tejidos de forma más eficiente. Actualmente se están utilizando materiales como las nanopartículas tales como hidroxiapatita o zirconia, los nanotubos de carbono, las nanofibras de polímeros biodegradables y los nanocomposites, entre otros.

Estas tres áreas que son el pilar de la nanomedicina buscan detectar enfermedades cuando aún es posible la aplicación de un tratamiento para su cura, la mejor parte es que dicho tratamiento también está basado en nanotecnología y puede ser configurado para que actué específicamente en los órganos o células que son afectados por alguna enfermedad dejando ilesas las áreas circundantes. La nanomedicina no sólo puede identificar de manera precisa cambios físicos y químicos a nivel celular, sino actuar de manera predefinida con nuevos sistemas que son efectivos y que podrían ser la cura a enfermedades como el Alzheimer y el cáncer.

En el futuro existirán dispositivos que alerten a cada ser humano cuando algo anda mal en su cuerpo y es posible que los tratamientos se apliquen desde casa, como tomarse un jarabe para la tos pero con una efectividad instantánea. Las enfermedades que hoy no tienen cura podrán ser tratadas y la expectativa de vida de las personas que logren tener acceso a la nanomedicina será más alta que la actual. Las enfermedades virales como el ébola serán controladas y erradicadas mucho antes de que puedan infectar a la población, lo que de manera inversa podría traducirse a futuros ataques biológicos en manos equivocadas, pero no entraremos en materia de su ambigüedad.

Aunque las investigaciones en nanotecnología y sus ramas se llevan a cabo con millones de dólares de inversión, uno de sus objetivos es reducir la relación coste-beneficio de la medicina, lo que es lógico dado que los sistemas usados son a escalas nano y la utilización de fármacos será sólo para las células que lo necesiten. Pero ¿Qué pensarían en unos años los miembros de la junta directiva de Pfizer y GlaxoSmithKline sobre la incursión de la nanomedicina en el mundo y su bajo coste? No hablaremos sobre el cuestionable negocio de la industria farmacéutica, pero sí espero que la nanomedicina no se convierta en uno, sino en un recurso para preservar la vida humana, aunque sería muy utópico esperarlo siendo consiente que la salud es de por sí ya un negocio.

Imágenes: American Physical Society (APS) y Guioteca.