La nanomedicina es una de las ciencias que más importancia ha adquirido en las ultimas décadas para el diagnostico, cura y tratamiento de enfermedades como la fibrosis quística o distrofias musculares congénitas. Algunas de estas son de difícil acceso para los medicamentos convencionales debido a causas como las barreras biológicas como la hematoencefálica en el cerebro, la cinética de algunos fármacos para su absorción en el cuerpo o la resistencia del cuerpo a algunos medicamentos. En este post trataremos de dar un poco de luz sobre a como son las partículas encargadas de transportar ciertos compuestos químicos hacia sus dianas especificas en el cuerpo como podría ser una célula cancerosa.

¿Qué es la nanomedicina?

Es la ciencia que intenta combatir nuevos tipos de enfermedades de formas innovadoras con el uso de nuevos materiales a escala nanométrica, en el interior de una célula o a nivel molecular. Tienen un tamaño de 1-100 nm. Estas pueden tener como objetivos entregar los fármacos a distintas partes del cuerpo para que se usen en terapia o a su vez para el diagnostico en medicina clinica. En este articulo vamos a tratar en concreto tres tipos de nanopartículas con aplicaciones a la nanomedicina, las cuales son las más asequibles para que se entienda el concepto del tema en cuestión y sea de fácil entendimiento.

Nanopartículas de oro

Este tipo de nanopartículas se sintetizan a partir de reacciones especificas de las cuales, una de las más conocidas es la síntesis de Turkevich, la cual usa el HAuCl₄ el cual es un compuesto inorgánico con citrato trisódico para que mediante una reacción de nucleación se forme el compuesto. Se basa en la formación de agrupaciones a base de pasar del Au⁺³ a Au⁰ la cual es una molécula mas estable químicamente por no tener electrones sueltos. A continuación se forma nanopartícula con 6 moléculas de citrato que es la molécula dibujada en la superficie de la nanopartícula.

Su utilidad principal son ensayos colorimétricos en los cuales se detectan matrices de biomoléculas pero también puede tener las siguiente utilidades:

• Se utilizan como catalizadores en reacciones químicas.
• En dispositivos electrónicos, como sensores ópticos, células solares y pantallas de visualización.
• Sensores y detectores para detectar parámetros cancerosos.
• Se pueden emplear como aditivos para aumentar la vida útil de los productos, mejorar la estabilidad de los sabores y colores.

Nanopartículas de óxido de hierro

Es una amplia familia de compuestos férricos, en la cual la principal propiedad de los mismos es el magnetismo. Esta propiedad radica en el movimiento de los electrones. Su síntesis se basa en varios métodos:

• 1) Coprecipitación: Se obtienen partículas de magnetita (Fe₃O₄) del orden de 3-30 nm por el método de Massart a base de pasar de Fe⁺² y Fe⁺³ y la adhesión de un silicato como el Si(OC₂H₅)₄ para su posterior uso principal como unión al ADN para diagnosticar enfermedades génicas.

• 2) Síntesis hidrotermal: método muy parecido al de coprecipitación pero se obtienen pero se obtienen partículas mucho más homogéneas, es decir, todo esta mucho más ligado y no se aprecian diferencias químicas en la estructura.
• 3) Descomposición térmica: Descomposición térmica de compuestos organometálicos para IONP muy homogéneas y más reproducibles para distintos enfoques de 20 nm de tamaño del núcleo.
• 3) Síntesis por microondas: Es uno de los métodos más recientes. Con este proceso se consigue que al calentar el liquido disolvente del soluto en este caso la nanopartícula sea su temperatura más homogénea y se caliente rápidamente. Tiene al finalizar una cantidad de tamaños de partícula muy homogénea y reproducible al igual que la síntesis hidrotermal.

Nanopartículas lipídicas

Para concluir con los principales tipos he añadido las nanoparticulas que están constituidas por lípidos, los cuales en disolución acuosa forman micelas con la parte hidrófila de la misma cara al disolvente y las hidrófobas se agrupan dentro de la partícula en un núcleo hidrofóbico. Las más importantes son las partículas basadas en fosfolípidos. Se agrupan en los siguientes:

• 1) Micelas: transporte moléculas hidrófobas en su interior y el exterior tiene carácter hidrofílico es decir, afinidad por el agua para que sean mas solubles en ellas.
• 2) Micelas inversas: son útiles para transportar compuestos polares, los cuales van dentro de la micela, en medios apolares.
• 3) Nanopartículas lipídicas: moléculas hidrófilas e hidrófobas dependiendo de la distribución.
• 4) Nanopartículas lipídicas sólidas: compuestos hidrófilos o hidrófobos.
• 5) Transportadores nanoestructurados: También protegen moléculas bioactivas.
• 6) Liposomas.
  • Sintesis:
    • 1) Diálisis: membrana semipermeable en la cual los compuestos de interés se quedan retenidos a un lado de la membrana y hace al proceso muy sencillo y barato.
    • 2) Ultrafiltración: se lava el soluto del disolvente por centrifugación lo cual aumenta la purificación.
    • 3) Cromatografía de exclusión de tamaños: Se hace pasar la disolución por varios tubos hasta purificar por tamaño de partícula lipídica. Imagen 1.

¿Cuál es el objetivo de estas tecnologías?

En estos tipos de ‘partículas’, las cuales representan el 10^-12 parte de un metro, su finalidad principal es llegar al destino físico del cuerpo, el cual es otorgado por las propiedades químicas del mismo para atravesar membranas celulares y distintos microambientes llegando a su zona de actuación la cual puede ser dentro o fuera de la célula.

¿A qué tipos de finalidades concretas en relación al ámbito de la salud se pueden aplicar estas partículas?

Sus aplicaciones pueden ir desde el diagnostico e imagen de muchos tipos de enfermedades hasta la cura de las mismas o el uso de las mismas para llevar ARN mensajero para vacunas como la del SARS-CoV-2 . Las áreas más comunes para el uso de estos materiales pueden ser la biología, la física, la química y la ingeniería.

¿Qué otras aplicaciones interesantes debemos tener en cuenta?

• Liberar fármacos: se han diseñado con éxito nanopartículas inteligentes de liberación sostenida para administrar de forma segura y eficiente tratamientos con diferentes perfiles cinéticos, lo que las hace prometedoras para muchas aplicaciones de administración de fármacos y, en particular, para el tratamiento del cáncer
• Estimulación magneto mecánica de crecimiento celular: en una aplicación de ingeniería de tejidos para inducir la diferenciación de células madre y la formación de hueso mediante el uso de estas nanopartículas.
• Sistema (PROTAC): Las quimeras dirigidas a la proteólisis (PROTAC) son grupos emergentes de pequeñas moléculas que pueden eliminar eficazmente las proteínas disfuncionales de nuestro cuerpo sin generar una respuesta inmunitaria del cuerpo. Estas moléculas heterofuncionales pueden secuestrar el sistema de eliminación natural del cuerpo y elegir específicamente la proteína en cuestión para degradarlas.

¿Qué son los nanobots y sus aplicaciones de futuro en la medicina?

Los nanorobots son robots minúsculos que, aunque se desarrollan para diferentes campos de trabajo, principalmente se diseñan para llevar a cabo labores científicas.

Algunas de las aplicaciones mas visuales que se pueden usar para el tratamiento, diagnostico y eliminación celular son las siguientes:

Consideraciones éticas más recientes de la nanotecnología

Los avances de la nanotecnología están abriendo posibilidades en medicina que hasta hace poco tiempo lo que ha dado a lugar a la generación de un campo nuevo que se agrupa bajo la denominación de nanomedicina que tendrán un impacto especial en el diagnóstico, la regeneración de tejidos u órganos dañados (medicina regenerativa) y la administración de fármacos de un modo dirigido. Estos avances están poniendo sobre la mesa aspectos de índole ético a muchos niveles que son objeto de debate actualmente. La miniaturización permitirá el uso de sistemas diagnósticos en el domicilio abriéndose la posibilidad de que te gestiones tu salud y tus enfermedades con casi total libertad. Los ciudadanos de a pie se verán en un marco de gestión de información que pueden alterar en gran medida su modo de vida.

Conclusión

Para terminar con este articulo me gustaría resaltar que todo esto es solo una pequeña parte de todo lo que conlleva el ámbito de la nanomedicina y que a modo de resumen se han omitido las técnicas de imagen y diagnóstico para enfocarme plenamente en los tipos de nanopartículas. La raíz de estas ciencias puede ir a futuro en las formas de hacer estas para que puedan llevar varios compuestos por igual. Así optimizar los tratamientos al igual que hacerlos a la carta para cada uno de los tipos de pacientes y ser capaces de adelantarnos a los malos pronósticos que pueden acarrear tratamientos mucho más invasivos y agresivos.

Bibliografía:

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• https://www.csic.es/es/ciencia-y-sociedad/libros-de-divulgacion/coleccion-que-sabemos-de/la-nanomedicina
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• https://www.researchgate.net/publication/323384607_El_uso_de_radiacion_de_microondas_para_la_sintesis_de_Nanoparticulas
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4841691/figure/F3/
• https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36295976/#:~:text=Recently%2C%20smart%20sustained%20release%20nanoparticles,in%20specific%20for%20cancer%20treatment
• https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5390945
• https://revistaderobots.com/robots-y-robotica/nanorobots-que-es-un-nanorobot-y-para-que-sirve/