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UNA NUEVA FORMA DE DIAGNOSTICAR
INTEGRANTES:
ALONSO TORRES GISELA
ALVAREZ GARCÍA JÉSSICA
PORTILLO PORTILLO ALAN EDUARDO
27 DE OCUBRE DE 2016
Índice Introducción 2
1. Nanotecnología en la medicina 3
2. Nanodiagnóstico 5
2.1 Nanosistemas de imagen 5
2.2 Nanobiosensores 6
2.2.1 Biosensores nanomecánicos 7
2.2.2 Biosensores nanofotónicos 8
Conclusión 8
Referencias 9
UNA NUEVA FORMA DE DIAGNOSTICAR 1
Resumen
La nanomedicina es una aplicación tecnológica novedosa en las ciencias de la
salud que se deriva de la nanotecnología perfilándose como la de mayor proyección en
un futuro próximo debido a sus importantes aplicaciones, especialmente diagnósticas y
terapéuticas. La detección temprana de enfermedades, su tratamiento precoz
personalizado y un preciso seguimiento posterior de su evolución serán posibles en los
próximos años gracias a la aplicación de las herramientas nanotecnológicas que se
están desarrollando actualmente.
La nanotecnología se encuentra en una fase de crecimiento y ha capturado el
interés de empresas, gobiernos e inversionistas que buscan desarrollar productos útiles
para aplicarlos en diferentes esferas, especialmente en medicina.
Es por eso que su avance en la medicina se ha vuelto una nueva puerta para
pacientes con enfermedades crónicas, destacando el cáncer. La información expuesta
en las siguientes páginas, es acerca de la aplicación de la nanotecnología en la
medicina, así como el papel que desempeña en el diagnóstico de
enfermedades. Enfocada a profesionales de las ciencias de la salud y de otras áreas
científicas interesadas en la biotecnología.
Introducción
La información expuesta en las siguientes páginas, es acerca de la aplicación de la
nanotecnología en la medicina, así como el papel que desempeña en el diagnóstico de
enfermedades. Enfocada a profesionales de las ciencias de la salud y de otras áreas
científicas interesadas en la biotecnología.
Es importante conocer el termino de nanotecnología, esta palabra se define
como la ciencia y tecnología a niveles atómicos y moleculares, en la escala de
aproximadamente 1-100 nanometros, para obtener una comprensión fundamental de
fenómenos y materiales en dicha escala nanométrica. En la actualidad la
nanotecnología constituye una herramienta que favorece el rápido avance de la ciencia
con aplicaciones en la química, la biología, la física, la ingeniería y la medicina
(Puurunen y Vasara, 2007, p. 1287; Sahoo et al., 2007, p.20).
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Las características nanométricas permiten generar una interacción a nivel
molecular en diversas áreas, como es el caso del área de la salud, en donde se ve muy
involucrada este tipo de tecnología, en esta área la nanotecnología cambia su nombre a
nanomedicina.
Entonces la nanomedicina al ser tecnología a escala nanométrica tiene la
capacidad de interactuar con células de igual o menor tamaño dentro del organismo con
el fin de prolongar la calidad de vida del individuo por ende las aplicaciones que tiene la
nanotecnología en la salud son diversas, que incluyen la prevención y el tratamiento a
diversas enfermedades, clasificándose en tres áreas que son: la nanoterapia, medicina
regenerativa y nanodiagnóstico, nos enfocaremos en esta última; que a pesar de
encontrarse en fase de prueba, en un futuro no muy lejano será de gran utilidad sin
embargo el costo será elevado.
1. Nanotecnología en la medicina
La nanotecnología en la medicina es conocida como nanomedicina, tiene por objeto
prevenir y tratar enfermedades a través de maniobras realizadas por dispositivos a
tamaños moleculares.
Esta rama de la nanotecnología ofrece las
herramientas necesarias para preservar la salud
del paciente, así también siendo utilizados en el
tratamiento de enfermedades crónicas,
infecciosas, degenerativas, entre otras. Su
aplicación adquiere diversas formas,
considerándose como las más importantes las
siguientes: dendrímeros, que son polímeros
hiper-ramificados; nanoesferas, nanoporos y
puntos cuánticos, tienen como objetivo iagnosticar de manera temprana y tratar
eficazmente enfermedades de difícil manejo, como el infarto cardíaco, el cáncer, la
diabetes, la insuficiencia renal, la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana
(Pastrana y Ávila, 2006, p. 60) y en patologías neurodegenerativas como el Alzheimer y
el Parkinson. Su importancia médica es que presentan una posibilidad para resolver
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problemas que la medicina demande con altos estándares de precisión y de
sensibilidad, sean de ayuda para el diagnóstico de enfermedades y de su pronta
recuperación del paciente.
Existen diferentes áreas de la nanomedicina, las principales incluyen desarrollo
de productos farmacéuticos, diagnósticos in vivo e in vitro, medicina regenerativa e
implante de dispositivos, por ejemplo en la rama de la Cardiología, los implantes de
válvulas cardíacas han sido una gran ayuda para el intervencionismo del corazón ya
que con ellas ayudan tanto en el ámbito biológico y mecánico, puesto que el corazón no
es capaz de funcionar por sí mismo; otro ejemplo es su utilidad en el diagnóstico o
tratamiento de cáncer, en la siguiente tabla muestra cómo están implicados los diversos
tipos de nanotecnología en la ya mencionada enfermedad.
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2. Nanodiagnóstico
En el nanodiagnóstico su objetivo principal es identificar en el individuo de manera
oportuna el diagnóstico de su enfermedad o cuando ésta esté en sus estadios iniciales,
es por eso que al ser una aplicación nanotecnológica, el nanodiagnóstico tenga que
llevarse a cabo a nivel celular o molecular mediante la utilización de dispositivos cuyo
tamaño es nanométrico mediante sistemas de contraste teniendo como respuesta una
detección temprana de alguna enfermedad, para esto se utilizan dos tipos de
nanosistemas, el in vitro e in vivo.
El diagnóstico in vivo consiste en penetrar el cuerpo humano e identificar algún
agente patógeno o cancerígeno, pero posee diversas desventajas las cuales son:
biocompatibilidad del dispositivo con el organismo y debe ser lo suficientemente
sofisticado para no desencadenar tantos efectos secundarios; en cambio el
diagnóstico in vitro se aplica a muestras de fluidos corporales o biopsias sin necesidad
de ingresar al organismo, la detección de elementos patógenos es precisa y rápida.
Esas notables diferencias, hacen que el diagnóstico in vitro, se catapulte como el
favorito para que llegue al mercado más rápido que el diagnostico in vivo.
En el nanodiagnóstico también se debe tomar en cuenta el estado general del
paciente, así como su edad, sexo, las condiciones en las que se encuentra, tanto
nutrimentales o las que han condicionado la enfermedad, ya que en parte esto puede
favorecer o no al tratamiento que ofrece la nanotecnología, mucho de los casos los
procedimientos son exitosos pero puede en ocasiones haber problemas de origen
biológico, por ejemplo, retomando lo del implante de válvula cardíaca, algunos
problemas que desarrollaría el paciente sería fugas o bloqueos por la presencia de
tejido cicatrizal, estos pueden dañar a los glóbulos rojos ocasionando anemias o en un
caso muy grave y común, el implante puede infectarse por la formación de pequeñas
vegetaciones sobre la válvula que pueden romperla o bloquearla provocando así una
endocarditis.
2.1 Nanosistemas de imagen
Estos sistemas se basan en el uso de nanopartículas, generalmente,
semiconductores, metálicos o magnéticos, como agentes de contraste para
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marcaje in vivo. Estos nuevos sistemas permiten aumentar la sensibilidad y
dan mayor contraste para marcaje in vivo. Estos nuevos sistemas permiten
aumentar la sensibilidad y dan mayor contraste en las técnicas de imagen.
Uno de los primeros sistemas de
nanopartículas que se han propuesto
para marcaje celular e identificación de
zonas dañadas o tumores son las
nanopartículas de semiconductores,
también conocidas como puntos
cuánticos (quantum dots).
Cuando el tamaño de estos
semiconductores se reduce a unos pocos nanómetros (entre 1 y 10 nm), se modifica su
estructura electrónica, de tal manera que se pierde la estructura de bandas y surgen
niveles electrónicos discretos. Esta nueva estructura electrónica les otorga una
respuesta óptica (como fluorescencia) que varía con el tamaño. Por lo tanto, se pueden
fabricar puntos cuánticos del mismo material que emiten luz en diferentes longitudes de
onda (con distintos colores) dependiendo de su tamaño, por lo que son
extremadamente útiles como marcadores biológicos.
2.2 NanobiosensoresDentro del nanodiagnóstico, los principales dispositivos de análisis que se están
desarrollando son los nanobiosensores, dispositivos capaces de detectar en tiempo
real, sin necesidad de marcadores fluorescentes o radioactivos y con una alta
sensibilidad y selectividad, todo tipo desustancias químicas y biológicas. Un biosensor
es un dispositivo integrado por un receptor biológico (enzimas, ADN, anticuerpos, etc.)
preparado para detectar específicamente una sustancia y un transductor o
sensor, capaz de medir la reacción de reconocimiento biomolecular y traducirla en una
señal cuantificable.
Los dos constituyentes del biosensor están integrados conjuntamente y es
precisamente esta íntima unión la que le confiere a los dispositivos biosensores sus
especiales características de sensibilidad y selectividad.
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Otra de las características fundamentales que hace atractivos a los biosensores
es la posibilidad de realizar el análisis de la sustancia a determinar en tiempo real y de
forma directa (sin necesidad de marcador) a diferencia de cualquier análisis biológico o
clínico que siempre requiere un marcador (ya sea fluorescente o radioactivo). Todo ello
confiere a los biosensores la posibilidad de realizar no sólo un análisis cualitativo y
cuantitativo, sino también la posibilidad de evaluar la cinética de la interacción y,
por tanto, elucidar los mecanismos fundamentales de dicha interacción.
Las técnicas de análisis de laboratorio más habituales, ya sea de
sustancias químicas o
biológicas, suelen ser
laboriosas, consumen
mucho tiempo y en la
mayoría de la ocasión
requieren personal
especializado para
su empleo. Frente a ellas,
los biosensores ofrecen la
posibilidad de hacer
medidas directas,
continuas, de forma rápida
y con alta sensibilidad.
2.2.1 Biosensores nanomecánicos
Una subunidad son los biosensores nanomecánicos que se emplean como
sistema de transducción la deflexión nanométrica de una micropalanca o el
desplazamiento de su frecuencia de resonancia al interaccionar con el sistema
biológico. El cambio en la posición y movimiento de la micropalanca inducido por el
reconocimiento molecular ocurre a escala de unos pocos nanómetros, y de aquí deriva
el nombre de biosensores nanomecánicos.
Se fabrican con tecnología microelectrónica estándar, lo que proporciona
producción en masa a bajo coste que podrían ser empleadas para la detección
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simultánea de miles de analitos (sustancias que pueden ser un iones u otros compuestos,
listos para analizarse) de la misma muestra.
2.2.2 Biosensores nanofotónicos
Los biosensores nanofotónicos han demostrado un nivel de sensibilidad extremo
para la detección directa de proteínas y ADN. En estos sensores (también llamados de
onda evanescente) se hace uso de la forma particular en que se transmite la luz en el
interior de los circuitos ópticos; esta transmisión tiene lugar a lo largo de la guía óptica
mediante múltiples reflexiones internas. Este tipo de sensores permite evaluar
concentraciones de proteínas o variaciones de una única base en el ADN en tan sólo
unos minutos, necesitando volúmenes de muestra del orden de microlitros.
La detección de alguna enfermedad se realiza a través de la interacción del
campo evanescente de la luz que circula por la fibra óptica con la interacción
biomolecular, debida al biorreceptor específico anclado en la superficie del extremo final
de la fibra.
Con esta técnica se abre la posibilidad de identificar cambios patológicos dentro
de una célula individual e incrementar el conocimiento sobre las funciones celulares in
vivo, como la división celular, la apoptosis, el funcionamiento de las nanomáquinas
biológicas, etc.
Conclusión Todo esto hace referencia a dispositivos que puedan identificar marcadores
relacionados con la enfermedad el cual cuenta con grandes avances y resultados, que
han alcanzado un grado de suma importancia durante las últimas décadas en el ámbito
médico, pero principalmente el nanodiagnóstico por su gran utilidad al ser más sensible
en cuestión de determinar alguna enfermedad. El diagnóstico de enfermedades a través
de tecnología a escala nanométrica en conjunto con otras áreas de la nanomedicina por
sus numerosos usos, se pueden considerar como la medicina del futuro.
La terapia con los métodos y sistemas mencionados son solo una pequeña parte
de la actividad que se está desarrollando en laboratorios de todo el mundo para mejorar
las condiciones de salud y la calidad de vida de nuestra sociedad, lo que siempre
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tendrá como principal objetivo es darle al paciente esa calidad de vida, pero sobre todo
no defraudar la confianza que ellos ponen en nosotros al ofrecer un producto que
mejorará su vida.
Referencias
1. De Cózar E. J.M. (2010). Nanotecnología, salud y bioética. Entre la esperanza y el
riesgo. Septiembre 21, 2016, de Centro de Investigación de Biotecnología. Sitio web:
http://www.sibi.org/jgp/libros/Libro%20Premio%20JGPA%20SIBI%202010.pdf
2. González, J.M. y López, M. & Ruiz G. (2010). El Círculo de Innovación en
Biotecnología. Octubre 19, 2016, de Nanomedicina Sitio web:
http://www.madrimasd.org/informacionidi/biblioteca/publicacion/doc/VT/
vt5_nanomedicina.pdf
3. Lechuga, L. (2011). Nanomedicina: aplicación de la nanotecnología en la
salud. Septiembre 21, de 2016, de Centro de Investigación en Nanociencia y
Nanotecnologia. Sitio
web: http://digital.csic.es/bitstream/10261/44635/1/7_Nanomedicina.pdf
4. Pájaro, N., Olivero, J., Redondo, J. (2013). Nanotecnología aplicada a la medicina.
Revista Científica Guillermo de Ockham 11(1)125-133. Recuperado
de http://www.redalyc.org/pdf/1053/105327548010.pdf
5. Robles, R.G. (2011). Nanomedicina. octubre 21, 2016, de Revista médica. Sitio web:
http://www.sibi.org/addadddmio%20JGPA%20SIBI%202010.pdf
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