Nanotecnología y su aplicación al tratamiento contra el cáncer.

Nanotecnología y su aplicación al tratamiento contra el cáncer Cesar Augusto Cango Espinoza [email protected] ups. edu. ec Hernán Santiago Bermeo Sarmiento [email protected] ups. edu. c Universidad Politécnica Salesiana Electrónica Analógica II Resumen—En el presente articulo hablaremos sobre la Swipe View next pase nanotecnología, sus ha convertido en una de la búsqueda de soluc mortales a nivel mun 3 na, y el por que se resalientes ante fermedades mas In this document we talk about nanotechnology, irs aplications in medicine and why it has become one ofthe most popular alternative methods in the search for solutions for one of the ost deadly diseases worldwide. Index nanomedicina, cáncer.

NTRODUCCIÓN La nanotecnología se ha convertido en una de las tecnologías que mejor se perfila como la de mayor proyección a futuro, debido a su variedad de aplicaciones. una de ellas es la nanomedicina, que no es mas que su aplicación a las ciencias medicas. cuvo obietivo orincioal es el de desarrollar tecnología y versatilidad, es quien permite romper aquellas barreras presentes dentro de un organismo, permitiendo identificar marcadores de predisposición al cáncer y lesiones cancerosas[l], [4]. -A. Etimología.

Al físico griego Hippocrates (460-370 BC), considerado el ‘Padre de la Medicina», es a quien se le atribuye

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la creación de la palabra cáncer. El solía usar términos como «carcinos» y «carcinoma» para describir úlceras tumorales. En griego, estas palabras son referentes a un cangrejo, ya que el cáncer presenta ramificaciones que son similares a las extremidades de este crustáceo. El físico romano Celsus(2850 8C), luego traduciría el término griego a cáncer, la palabra latina para cangrejo. Otro físico griego, Galen (130-200 AD), uso la palabra oncos (traducción griega para hinchazón ) para escribir tumores.

Sin embargo, la analogía de Hippocrates y Celsus es usada aun hoy en día para describir tumores, y el término de Galen es usado como parte del nombre que se le da a los especialistas en cáncer, Oncologistas [17]. Causas de cáncer. : Las causas de cáncer son muy complejas y pueden depender de distintos factores , algunos tipos de cáncer son más comunes que otros y, dependiendo del tipo, las posibilidades de supervivencia pueden variar. La mayoría de ellas no tienen un origen conocido, y surgen espontáneamente por causas inexplicables, haciendo aún más complejo su tratamiento[3].

Una de las causas que puede aumentar el riesgo de cáncer es la exposición a ciertas sustancias químicas, metales o pesticidas. Toda aquella sustancia que se sabe es productora de cáncer se conoce como carcinógeno, estos pueden actuar conjuntamente con otros carcinógenos, como lo es el humo del ci carcinógeno, estos pueden actuar del cigarrillo para aumentar el riesgo de cáncer. Los cancerígenos más comunes que existen actualmente son aquellos que se encuentran presentes en el humo del cigarrillo, se sabe que al menos 60 carcinógenos y 6 sustancias tóxicas se encuentran en su contenido[5].

El cáncer. A lo largo de los años se ha llegado a descubrir una gran cantidad de tipos de cáncer,que a pesar de su diversidad siempre tienen un punto en común, su origen. El cáncer empieza su desarrollo cuando las células en una especifica parte del cuerpo empiezan a crecer fuera de control, teniendo la capacidad de invadir y destruir otros tejidos. Siendo este capaz de desarrollarse a partir de cualquier tipo de célula, o tejido, no se debe considerar como una enfermedad única, sino mas bien como un conjunto de enfermedades que son clasificadas en función del tejido y de la célula de origen[7].

Nanotecnología. Existen muchos criterios acerca de la definición de la nanotecnología, y como cualquier criterio, estos deben ser tomados con cautela. Por ejemplo, hay quienes afirman que la nanotecnología es la tecnología de lo infinitamente pequeño, esto no es del todo correcto, ya que esta definición respondería mejor a la física de altas energías, quien trabaja con protones, neutrones, etc.

También están quienes argumentan que la nanotecnología trata de reducir objetos a aginables, tampoco 30F siendo esto correcto va qu de esta tecnología Nanoestructuras biológicas y artificiales con su tamaño aracterístico. [3] requiere de técnicas de fabricación y conceptos muy diferentes. Podríamos, por lo tanto, de una manera más generalizada definir a la nanotecnología como la fabricación de dispositivos, materiales, estructuras, etc, a una escala nanométrica[2]. Escala nanométrica. Del gran impacto que se ha generado actualmente al rededor de la nanotecnología y de la gran variedad de sus aplicaciones, proviene el uso del prefijo «nano». Es por ello que se escucha mencionar nombres de disciplinas como nanoquímica o nanomedicina, asf como de objetos tales como nanotubos o nanoparticulas. Es decir, uando una palabra contenga el prefijo «nano» nos indicara que ese campo se analizará desde sus componentes más pequeños, (Nm=Nanómetro, unidad de medida m) [10]. Podemos observar en la figura 1 un detalle de algunos nanoestucturas y sus tamaños[2]. Nanociencia y nanotecnología. Es muy común el confundir estos dos términos, sin embargo ambas presentan características que las diferencian, por lo tanto vamos a describir la más importante, Nanociencia estudia los fenómenos y la manipulación de materiales a escalas nanométricas, mientras que la nanotecnología es el diseño y aplicación de estructuras, ispositivos y materiales en estas escalas. Ya que el termino «nanotecnología» abarca un amplio rango de técnicas y aplicaciones, se encuentra más apropiado llamarlas nanotecnologías, la ingeniería, la física y la química son algunas de las disciplinas que convergen en ella[1 6].

Nanomateriales y aplicaciones generales. : Gracias a los avances de la nanotecnología, se han desarrollado productos a partir de nanomatenales, siendo su ob PAGF40F de la nanotecnología, se han desarrollado productos a partir de nanomateriales, siendo su objetivo el sustituir reactivos químicos, materiales y equipos, que puedan resultar erjudiciales para el ambiente además de costosos. Los nanomatenales pueden ser de distintos tipos, como: nanocristales, nanopartículas y nanotubos, cuyas propiedades físicas, mecánicas y electrónicas son de gran utilidad en variadas aplicaciones[13].

En el campo de los polímeros, se trabaja en el desarrollo de superficies de nanoflbras, que son diseñadas para demostrar características bioquímicas especificas, lo que conlleva a que estos tejidos se puedan a adherir a células para controlar sus funciones. Estos elementos pueden ser utilizados como membranas multifuncionales, elementos estructurales biomédicos: ecubrimientos para heridas, órganos artificiales, reparación vascular, etc [14]. Nanoestructuras. Hoy en día existe una gran cantidad de investigadores que buscan encontrar nuevas técnicas que permitan perfeccionar la fabricación de nanoestructuras. para generar materiales nanoestructurados existen dos técnicas: Top-down: Consiste en desarrollar nanoestructuras en base al grabado de un bloque de material. Bottom-up: Consiste en producir materiales nanoestructurados a partir de nanobloques de átomos o moléculas[12]. Nanotecnología en la medicina.

La aplicación de la nanotecnología en la medicina toma l nombre de nanomedicina, quién conforme a sus avances permite el tratamiento de s desde el interior del organismo, es decir a nivel es. Siendo esta la entrar fácilmente en la mayoría de las células, e inclusive transitar por el torrente sanguíneo. La nanomedicina es parte ya de los principales temas de interés e investigación a nivel mundial debido a su trabajo en el diagnostico, prevención y tratamiento de enfermedades, ya que permite actuar con las biomoléculas (proteínas y ácidos nucleicos).

Posibilita un mejor conocimiento de las v[as de regulación y señalización que dirigen el comportamiento de las células[18]. Además, por ejemplo, aplicaciones de nanopartículas de plata, oro o de materiales semiconductores, que son utilizados como sensores ópticos debido a sus propiedades superficiales de absorbancia (paso óptico y concentración de una sustancia en una muestra) y luminicencia (emisión de luz, cuya emisión de radiación lumínica es provocada en condiciones de temperatura baja) [6].

Nanodiagnóstico: Su objetivo es el de identificar enfermedades en sus etapas iniciales, en nivel molecular o celular, mediante el uso de nanodispositivos y sistemas de contraste. 3 Una temprana identificación permitiría una rápida acción, s decir un rápido análisis y aplicación del medicamento necesario para atacar células malignas, lo que derivaría en una mayor posibilidad de curación. Estos nanosistemas de diagnóstico pueden ser: in vitro o in vivo.

El nanodiagnóstico in vivo requiere que los nanodispositivos puedan penetrar en el cuerpo para de esa manera identificar la presencia de un patógeno o de células cancerígenas. Esto podría conllevar a varios problemas con la biocompatlbilidad, es decir, que el cuerpo se encuentre o no en la necesidad de rechazar el material del que esta hecho el dispositivo, por I uiere un diseño mas sofist echazar el material del que esta hecho el dispositivo, por lo tanto, se requiere un diseño mas sofisticado para asegurar su eficacia y ademas minimizar los efectos secundarios que puedan existir.

Por otro lado, en el diagnóstico in vitro, no se requiere un diseño tan especifico y complejo, ya que puede realizarse en pequeñas muestras de fluidos corporales o tejidos, y que además se puede llegar a obtener un resultado muy preciso en cortos tiempos de análisis -D. Nanomedicina ante el cáncer.

La nanotecnología tiene el poder de cambiar radicalmente la manera en que es diagnosticado y tratado el cáncer, existen uchas investigaciones que apuntan al desarrollo de nanodispositivos, capaces de detectar el cáncer en etapas tempranas, localizando su posición dentro del cuerpo e implantando medicamento anticancerígeno especificamente a las células malignas. Los dispositivos a nanoescala, que tengan un tamaño menor a 50 manómetros, pueden ser introducidos fácilmente dentro de la mayoría de células, mientras que los que tengan menos de 20 manómetros pueden transitar por el torrente sanguíneo.

Como resultado, los dispositivos a nanoescala pueden interactuar inmediatamente con biomoléculas, tanto en a superficie de la célula (para prevención) o dentro de ella. Se ha probado ya que pueden transportar agentes terapéuticos a células especificas, ya que a pesar de su tamaño, estos dispositivos pueden transportar decenas de miles de pequeñas moléculas[15].

Los nanodispositivos pueden permitir una rápida y efectiva detección de moléculas de cáncer, ayudando a los analistas a detectar cambios moleculares, inclusive cuando estos ocurran en porcentajes reducidos del área celular, lo que permite q 7 OF inclusive cuando estos ocurran en porcentajes reducidos del área celular, lo que permite que su ratamiento sea mucho mas rápido y mas eficiente con respecto a costos.

Pero los nanodispositlvos, no funcionan por si mismos, es necesario mostrarles como localizar el tumor, y para ello es necesario el recubrir su superficie con moléculas biológicas con afinidad hacia un especifico compuesto de la célula cancerosa a localizar. Pero ademas de ello es necesario dotar al dispositivo con una capa de invisibilidad, para evitar que sean absorbidos antes de llegar a la parte afectada [11].

Actualmente, se trabaja en el desarrollo de un modelo experimental de limfoma en ratas, para poder comprobar si la xposición de la piel del roedor a un láser, ademas de previamente implantados nanotubos de carbono, se puede eliminar las células cancerosas, ya que estos nanotubos permiten la concentración de los rayos en células especificas, haciendo mas fácil su eliminación, sin afectar al resto[21]. Administración de medicamentos. : Muchos de los medicamentos de uso comun son péptidos o proteínas, como por ejemplo la insulina, hormonas y vacunas.

Que no pueden ser administrados por vía oral debido a que tienen baja absorción o son degradados encimáticamente, por lo tanto, el uso de anocápsulas permitiría no solo su administración oral sino que también evitaría los efectos secundarios. Sin embargo, a pesar de que estos medicamentos pueden ayudar a brindar un tratamiento más eficaz a los tumores mas desarrollados, no puede llegar a todos las células de una manera uniforme[9].

Cirugía nanorobótica. : Nanorobots pueden ser implantados dentro de un cuerpo mediante el torrente sanguíneo, un nanorobot quirúrgico, p 80F implantados nanorobot quirúrgico, puede ser insertado y guiado por un medico cirujano, este dispositivo puede ser usado para buscar lesiones atológicas y luego corregirlas, así como destruir células malignas, evitando afectar a células que no presentan ningún gen que pueda llegar a desarrollarse como cáncer.

En un futuro, nanorobots equipados con instrumentos, serán capaces de realizar intervenciones intercelulares mucho mas precisas que con las que hoy en día se experimenta, mucho más allá de las capacidades de intervención de la mano humana actualmente, removiendo obstrucciones microvasculares, re condicionando células vasculares endoteliales y células cancerígenas aisladas [22]. Nanopartículas inteligentes. : Uno de los descubrimientos ás prometedores son las llamadas «smart nanoparticles», las cuales son módulos de envió y recepción de señales, usando el mismo sistema de comunicación de las células dentro del cuerpo.

Estos módulos son dirigidos hacia tumores, para luego recibir módulos que contienen nanogusanos con oxido de hierro. Usando un efecto fototérmico, el módulo de señal inicia el proceso de coagulación de la sangre, y enviá la ubicación del tumor al modulo receptor. Estos sistemas de comunicación de nanopart(culas, representan la siguiente generación de herramientas autónomas, en el tratamiento y iagnostico del cáncer y otras enfermedades[20]. Terapia basada en nanopartículas. Ademas de ser muy importantes en el diagnostico y reconocimiento temprano, las nanopartículas pueden ser usadas como agentes terapéuticos, es decir, una vez que se hayan unido a células cancerígenas o tejido dañado, se les puede inducir calor me decir, una vez que se hayan unido a células cancerígenas o tejido dañado, se les puede inducir calor mediante la aplicación de campos magnéticos de baja intensidad, siempre y cuando estas sean nanopart[culas magnéticas o mediante radiación por luz infrarroja, esto para particulas metálicas.

Por lo tanto, en ambos casos, el calentamiento provocara la destrucción de las células tumorales por hipertermia, evitando afectar a los tejidos y células que se encuentran sanos al rededor de ellas[1 1]. A NÁLISIS El potencial de la nanotecnología es muy amplio, en especial cuando se trata de la lucha contra el cáncer. Sin embargo, su investigación no es prioritaria a nivel mundial, inclusive siendo desconocida su existencia en muchos lugares.

Es muy importante que se inviertan recursos para el estudio y continua investigación de esta ciencia que puede salvar muchas vidas, a sea atacando la enfermedad ya desarrollada o pudiendo en un futuro encontrar los agentes biológicos patógenos de 4 esta enfermedad y contrarrestarlos inclusive antes de que el individuo se desarrolle completamente, lo que derivaría en una reducción de la inversión económica que cada gobierno destina para esta causa.

C ONCLUSIONES Aunque gracias a esta tecnología, es posible poder ubicar el origen exacto de esta enfermedad, o el lugar de su ubicación, el estilo de vida del individuo y medios externos pueden alterar el progreso de la misma, manifestarse al aplicar ag resultados que puedan 0 DF 13 rarresten las células