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UNA NANOVENTANA ABIERTA HACIA LA CURACIÓN DEL CÁNCER
INTEGRANTES:ÁLVAREZ GARCÍA MONTSSERRAT
BALTAZAR GALICIA LETICIA CESILIABALLINAS MENDOZA EDUARDO DANIEL
RESUMEN
El cáncer es, a día de hoy, una de las principales causas de muerte, lo que
lo convierte en uno de los objetivos más importantes de la medicina moderna. Las
terapias convencionales son, o bien altamente invasivas como la cirugía, o bien
poseen una baja selectividad (quimio- y radioterapia), lo cual disminuye la eficacia
de estos tratamientos e induce la aparición de efectos secundarios. Los
nanomateriales, debido a su tamaño nanométrico, poseen una serie de
características especiales que pueden aportar grandes ventajas en cuanto al
diagnóstico y tratamiento de esta serie de dolencias. Estos nuevos sistemas tienen
un gran potencial para conducir a la detección del cáncer en estadíos más
tempranos, y al diseño de terapias personalizadas que actúen únicamente en las
zonas afectadas, consiguiendo mejores resultados.
PALABRAS CLAVE: nanomedicina; cáncer; nanopartículas.
INTRODUCCION:
La nanotecnología comprende la creación, manipulación y utilización de
materiales en el orden manométrico y su aplicación en los campos de la química,
biología, física, ingeniería, y en especial la medicina; áreas en las cuales
constantemente surgen alternativas para el diseño de mitologías que proporcionen
herramientas benéficas y ventajosas para la sociedad. Richard Feynman en su
discurso de 1959 planteo la posibilidad de manipular materiales a escala atómica y
molecular, él fue el primero en introducir el término de nanotecnología. La
nanotecnología es el primer paso hacia la nanomedicina, la cual definimos como la
ciencia que monitoriza, repara, construye, y controla componentes y funciones
biológicas en humanos mediante el uso de estos sistemas en nanoescala.
El cáncer es una de las principales causas de muerte en el mundo y la
lucha contra él es uno de los principales retos de los
investigadores, específicamente en México el cáncer es la tercera causa de
muerte tanto de mujeres como de hombres, sólo por debajo de la diabetes mellitus
y las enfermedades del corazón; bien, cuando nos referimos al cáncer hablamos
de un conjunto de dolencias en el cual lo asociamos al crecimiento rápido y sin
control de un conjunto de células, el cual puede localizarse en cualquier parte del
cuerpo y bajo una o varias apariencias lo cual dificulta el diagnóstico y tratamiento
de esta enfermedad.
En este documento tenemos el objetivo de revisar los nanosistemas más
utilizados en investigaciones biológicas acerca del cáncer, algunos de los avances
más significativos gracias a la nanomedicina, el uso de nanomateriales en el
organismo sus beneficios y posibles riesgos; así como todos los elementos que
interviene en ello.
Nanotecnología y Nanomedicina
La nanociencia es el estudio de los fenómenos y el manejo de material a una
escala nanométrica (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro). En el
campo de la nanotecnología se necesita la construcción de nanomáquinas que
puedan manipular moléculas simples o átomos para de esta manera tener el
control sobre la materia. Las potenciales aplicaciones de la materia son muy
amplias y podrían incluir actividades como la construcción de sistemas de
liberación de fármacos, como los dendrímeros, que funcionan como
transportadores a través de la sangre, aplicación de vacunas, entre otras nuevas
herramientas para el combate contra el cáncer, además de nuevos métodos de
diagnóstico y la posibilidad de generar un tratamiento adecuado para esta
enfermedad.
Ahora hablemos de los Biomateriales, este es un término utilizado para los
materiales, sustancias o combinación de éstos, de origen natural o sintético, que
pueden ser utilizados como un todo o como parte de un sistema que trata,
aumenta, o sustituye cualquier tejido, órgano o función del cuerpo, y que no deben
de provocar reacciones adversas en los tejidos con los que se encuentren en
contacto. Estos biomateriales pueden ser de diferentes tipos, entre ellos
nanocristales, nanofibras, nanocables, nanopartículas y nanotubos, cuyas
propiedades mecánicas, electrónicas, ópticas, magnéticas y catalíticas, son de
gran utilidad en una amplia gama de aplicaciones.
El objetivo más importante de la medicina ha sido durante mucho tiempo el
diagnóstico temprano y preciso de las condiciones clínicas, proporcionando un
tratamiento eficaz y sin efectos secundarios. Con la aparición de la
nanotecnología, el logro de este objetivo parece más cerca que nunca. Podremos
utilizar la nanotecnología para incrementar y mejorar la calidad de vida del ser
humano.
Nanomateriales empleados frecuentemente en el cáncer
Entre los nanomateriales más importantes con aplicación en el área de la
medicina se encuentran las nanopartículas, las cuales muestran propiedades
físicas y químicas únicas que dependen del tamaño, por ejemplo, propiedades
ópticas, magnéticas, catalíticas y electroquímicas. La composición química y la
forma de una nanopartícula también influyen en sus propiedades específicas.
El uso futuro de las nanopartículas conjugadas permitirá, al menos, la
detección de 10 proteínas relacionadas con el cáncer, proporcionando un nuevo
método de análisis del proteoma de un tumor individual. Así mismo, las
nanopartículas magnéticas ofrecen interesantes posibilidades como agentes de
contraste en la detección del cáncer y en la monitorización de la respuesta al
tratamiento. A continuación, revisaremos algunos de los nanomateriales más
relevantes, junto con sus posibles aplicaciones:
Nanopartículas de Oro (AuNPs): Las nanopartículas de oro son un tipo de
nanopartícula metálica, se utilizan como un punto de conexión para construir
biosensores para la detección de enfermedades. En presencia de luz láser las
AuNPs se activan y desprenden calor, siendo muy útiles en el tratamiento
selectivo de células tumorales. Por ello, en los últimos años se han realizado
notables esfuerzos en la investigación y en la aplicación de las AuNPs para la
detección precoz, el diagnóstico y el tratamiento del cáncer. Su uso está muy
extendido debido a su gran biocompatibilidad, su relativamente sencilla
funcionalización y sus excelentes propiedades ópticas.
Puntos Cuánticos: Los puntos cuánticos
son nanocristales o agregados de átomos,
cuya envolvente oscila entre los 2 nm y 10
nm. Debido a ello, los electrones están
confinados a moverse en un espacio muy
reducido, al igual que sucede en los
átomos individuales. La ventaja adicional
es que se pueden modificar a nuestra
conveniencia. Dependiendo del tamaño de
los puntos cuánticos, podemos seleccionar
la longitud de onda de emisión y absorción.
Son muy útiles en medicina como
herramienta de diagnóstico.
Liposomas: Son nanopartículas de
naturaleza orgánica, compuestas por la unión de fosfolípidos, bien sean naturales
(como el colesterol) o artificiales (como el DOPE, 1,2-dioleoil-sn-glicero-3-
fosfatidiletanolamina) que forman vesículas con una bicapa lipídica. Esta
naturaleza anfifílica similar a la vista en membranas celulares, permite tanto la
encapsulación de moléculas hidrófilas como la unión de compuestos hidrófobos en
la membrana, lo que les convierte en buenos transportadores de éstas. Debido a
sus características fisicoquímicas, los liposomas muestran excelentes propiedades
de circulación, penetración y difusión intracelular. Los liposomas han demostrado
ser útiles para la entrega de agentes farmacéuticos, protegen a las moléculas de
fármacos que pueden degradarse bajo la influencia de agentes externos, estos
sistemas utilizan el contacto facilitando la administración de fármacos, que
consiste en la unión o la interacción con la membrana de la célula blanco. Esto
permite un mayor intercambio lípido-lípido con la monocapa lipídica de la
nanopartícula, lo que acelera el flujo de fármacos lipofílicos. La superficie del
liposoma puede ser modificado con ligándos y/o polímeros para aumentar la
especificidad de administración de fármacos.
Biopolimeros: La palabra polímero significa, literalmente, “muchas partes”. En
este sentido, puede considerarse como un material polimérico sólido aquel que
contiene múltiples partes o unidades enlazadas químicamente y que están unidas
entre sí para formar un sólido. Los biopolímeros son polímeros que se usan dentro
del cuerpo humano para diversas aplicaciones quirúrgicas, incluso de carácter
cardiovascular, oftálmico y ortopédico, en componentes de implantes
permanentes. La mayoría de los biomateriales poliméricos son termoplásticos y
sus propiedades mecánicas, aunque inferiores a las de los metales y materiales
cerámicos, son aceptables en múltiples aplicaciones, se diseñan para desempeñar
una función y finalmente ser absorbidos o integrados en el sistema biológico. Por
tanto, la eliminación quirúrgica de estos componentes no es necesaria.
Nanotubos de Carbono: Los nanotubos de carbono están formados de láminas
de grafito coaxiales que se han enrollado en forma de cilindro para dar nanotubos
de una sola pared o de paredes múltiples. Los de una pared muestran un diámetro
de 0.4-2 nm y una longitud que va de algunos cientos de nanómetros hasta varios
micrómetros. Los de paredes múltiples coaxiales presentan diámetros de 2-100
nm; se han utilizado para orientar o dirigir sustancias activas hacia órganos
específicos, debido a su naturaleza flexible y a la posibilidad de funcionalizarlos
químicamente, los nanotubos de carbono son materiales con potencial para
usarlos como excipientes farmacéuticos. Un ejemplo de ello es su aplicación para
dirigir péptidos con actividad biológica hacia el sistema inmune. Un epítope se une
covalentemente a un grupo amino en un nanotubo de carbono, utilizando un
elemento de unión bifuncional. Los nanotubos modificados con el péptido
mimetizan la estructura secundaria que sirve para el reconocimiento de
anticuerpos monoclonales o policlonales.
Interacción a nivel celular en el organismo
Interacción electrostática: Se produce entre especies cargadas, a pesar
de su simplicidad, es un método ampliamente utilizado, especialmente para la
conjugación de especies como los ácidos nucleicos (los grupos fosfato de su
estructura aportan una gran carga negativa) con sustancias catiónicas. Este tipo
de enlace, será sensible al pH y a la fuerza iónica del medio, lo que permite buscar
especies que aseguren la liberación de los compuestos en el medio adecuado.
Los grupos funcionales más utilizados en este caso son las aminas, positivas a pH
fisiológico, siendo muy común el uso de polímeros catiónicos como polietilenimina
(PEI) y polilisina.
Terapia Génica: concepto y ventaja
Cuando los médicos se dieron cuenta que los tumores cancerígenos se
podían extirpar, el tratamiento era una cirugía para extraer a dicho tumor que
causaba la enfermedad, aunque la situación se iba complicando conforme los
conocimientos médicos iban avanzando, porque existen zonas de difícil acceso,
como es el Sistema Nervioso Central, además de los tratamientos existentes como
quimioterapias, radioterapias tradicionales, actualmente se está tratando de
combatir al cáncer por medio de nanomoléculas empaquetadas en forma de
medicamentos quimioterapéuticos como el docetaxel, con el cual se quiere que su
administración directa en el tumor para así evitar tantos efectos tóxicos en los
pacientes, dicho medicamento ha sido probado en ratones en los cuales se
observó una disminución de la masa tumoral, la ventaja de este tratamiento es que
aunque el medicamento no sea aplicado de forma local y éste viaje a través del
torrente sanguíneo tendrá menos efectos adversos importantes y será más eficaz
en cuanto llegue a las células cancerígenas. El docetaxel se consolidó debido a la
creación de la nanopartícula denominada BIND-014.
El docetaxel actúa sobre los microtúbulos de las células neoplásicas, lo que
evita su reproducción.
Caso Clínico de la Terapia Génica
Se han hecho estudio en ratones acerca del
docetaxel, por lo cual se encontró que disminuía
la masa tumoral, debido a ello se han lanzado
estudios clínicos de fase I con el fin de
determinar la dosis máxima tolerada en
pacientes con tumores sólidos, que no han
respondido a otras quimioterapias, los primeros datos especifican que el BIND-014
tiene efecto antitumoral, por lo que es bien tolerada, con ello se comprobó que es
que en humanos en cáncer metastásico del ducto biliar y el cáncer de amígdalas
se redujeron, ambas se dieron en dosis más bajas que la de docetaxel no
empacado hecho similar al que sucedió en el estudio con ratones que indica que
el BIND-014 puede acumularse en los tumores de una manera muy eficaz, se han
presentado casos de mujeres con cáncer de cérvix con reducción duradera del
tumor por más de seis meses bajo tratamiento con docetaxel.
Problemática a nivel Inmunológico
El tamaño de las nanopartículas, más que el material que las constituye, es
un riesgo en sí mismo porque aumenta exponencialmente su potencial catalítico y
el sistema inmunológico no las detecta, pese a que atraviesan, por ejemplo, la
barrera sanguínea que rodea el cerebro, con efectos potencialmente tóxicos por sí
mismas o por lo que pueda adherirse a ellas y pasar de polizón.
Esto ha traído muchas controversias sobre si de verdad vale la pena el correr este
gran riesgo a nivel inmunológico, porque prácticamente las nanopartículas de esta
nueva tecnología estarían remplazando a nuestro sistema inmunológico y aún más
alarmante en vez se llegar a ser un gran beneficio para nuestra salud, sería un
grave problema.
Algunas de las alteraciones que puede haberes que, al entrar en contacto
con tejidos vivos, las nanopartículas pueden ser origen de la aparición de radicales
libres, causando inflamación o daño de los tejidos y posterior el crecimiento de
tumores y prácticamente del cáncer mismo. Pero no sólo los que serán tratados
con este tratamiento serán los afectados, sino también las personas que trabajan y
están en continuo contacto con esta nanopartículas.
CONCLUSIÓN
En las últimas décadas la medicina ha evolucionado a pasos agigantados lo
que permitido el uso de nuevas tecnologías para el diagnóstico y tratamiento de
enfermedades crónico-degenerativas y un tanto mortales como es el cáncer, con
el uso de partículas muy pequeñas se pueden lograr resultados favorables y
precisos que mejoran la vida del paciente y evitan metástasis al destruir las células
dañadas, la importancia del uso de estas nano herramientas en diversos
tratamientos es provocar un reacción favorable en el individuo sin causarle algún
daño secundario o complicación, esto es gracias a que la medicina fusionada con
la ingeniería están en constante renovación y se fusionan para dar origen a
materiales que son benéficos a la vida y salud de las personas.
Resultados
A pesar de lo prometedor de la terapia nanotecnológica, su uso aún está
limitado por la problemática que representa para el cuerpo humano y su sistema
inmunológico, por lo que es necesario seguir avanzando hasta llegar a encontrar
una forma en la cual se pueda usar esta terapia sin comprometer el bienestar de la
persona. Sin embargo, cada vez los resultados son más prometedores ya que la
nanomedicina podría aportar un cambio sin precedentes en los paradigmas
actuales referentes a la comprensión de la interacción de los fármacos y
dispositivos terapéuticos con las células tumorales, en tiempo real y en una escala
celular e incluso molecular. Éste conocimiento podría resultar en nuevas
estrategias para el diagnóstico y la prevención de la enfermedad.
Perspectivas
A pesar de todos los avances mencionados, todavía queda mucho por
recorrer hasta terminar con este gran mal de nuestro tiempo, ya que el cuerpo
humano es un sistema más que complejo, lo que hace que la búsqueda del
sistema ideal sea un camino tortuoso. A pesar de ello, todos los avances
experimentados en las últimas décadas, nos han llevado a esta nanoventana que
nos muestra un futuro prometedor.
BIBLIOGRAFIA
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septiembre 20, 2016, de Grupo de Nanobiosensores y Aplicaciones Bioanalíticas
Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología (CIN2) Consejo
Superior de Investigaciones Científicas Sitio web:
http://digital.csic.es/bitstream/10261/44635/1/7_Nanomedicina.pdf
2. S/A. (noviembre 5, 2014). instantánea de nanotecnología. Octubre 1, 2016, de
Instituto Nacional Del Cáncer Sitio web:
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3. Alvarez Lemus M., (2012), Nanotecnología y cáncer: Aplicación en el
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4. Luque M., (s/a). solo ciencia: un submarino capaz de curar. Recuperado
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