Nanomedicina: la medicina del futuro

La irrupción de la nanotecnología en las ciencias de la salud ha abierto la puerta a un nuevo horizonte en donde poder diagnosticar, prevenir y tratar enfermedades en el inicio de su desarrollo o en estados poco avanzados.

El término nanotecnología hace referencia a aquellas disciplinas que estudian y manipulan materiales y estructuras a nivel de la nanoescala, es decir, a escala atómica y molecular. Cabe destacar que lo que hace atractiva a la nanotecnología no es la posibilidad de trabajar con materiales de dimensiones muy reducidas, sino las inusuales propiedades que los materiales pueden presentar a esta escala. Por ejemplo, el oro podría aparecer de un color rojo oscuro o púrpura debido a que la organización espacial de los átomos refleja la luz de forma diferente. Por tanto, la nanotecnología permite a los científicos utilizar las propiedades únicas (físicas, mecánica, y óptica) de los materiales que naturalmente ocurren en esa escala, y con ello alterar los productos de consumo, para la aplicación en diversos campos como el sector textil, la electrónica, o la medicina.

La aplicación de la nanotecnología está creciendo exponencialmente y son las industrias de la agricultura, la energía, la manufactura y la salud las que principalmente explican esta tendencia y cuentan con financiación tanto de fuentes gubernamentales como del sector privado.

¿Qué es la nanomedicina?

Una de las áreas más importantes de la nanotecnología es la nanomedicina, disciplina que hace referencia al uso de materiales y dispositivos nanométrico para abordar problemas médicos específicos. A pesar de que hace algunos años, pensar en nanomedicina como alternativa más precisa y efectiva a los métodos tradicionales se presentaba como un futuro utópico e incierto, esta disciplina ha comenzado a tratarse como una realidad en el campo clínico.

El mercado global de la nanomedicina en 2020 se valoró en 171.695 millones de dólares, y se proyecta que alcance los 393.046 millones para el año 2030. Esta nueva especialidad puede producir nuevas e innovadoras soluciones para el diagnóstico, la prevención de enfermedades y el tratamiento. A continuación, mencionamos algunos ejemplos en los que se viene investigando y desarrollando avances en la medicina:

  • Generación de equipos y procedimientos médicos más personalizados, más fácil de transportar, de menor coste, más seguros, y más fáciles de supervisar.
  • Avances en el tratamiento de enfermedades como el cáncer. Se busca utilizar nanopartículas para administrar una medicación que directamente fluya hacia las células específicas.
  •  La experimentación con los dendrímeros, que consisten en los nanomateriales que se utilizan como vehículos de la administración de los fármacos. Esta opción mejora la velocidad y la eficiencia de la medicación.

 

El número de productos y dispositivos médicos que incorporan nanomateriales han empezado a introducirse recientemente en el mercado. Una de las que ofrece grandes oportunidades es la nanoterapia, que consiste en el uso de nanopartículas para el aumento de la eficacia de los fármacos en los procesos de terapias invasivas, de enfermedades mortales como el cáncer y la diabetes:

  • En el caso del tratamiento del cáncer, las nanopartículas buscan aumentar la efectividad de la radioterapia con la finalidad de reducir la dosis necesaria de radiación y mejorar el tratamiento. Con esta tecnología se puede suministrar diferentes tipos de drogas, según la etapa, con una menor toxicidad y menores efectos secundarios en el paciente, que con los tratamientos tradicionales.
  • Otro caso de estudio está relacionado con las terapias para la diabetes tipo 1. Los pacientes que la padecen deben suministrarse insulina diariamente y, sin un tratamiento viable a largo plazo, sus organismos necesitarán dosis de insulina diaria para toda la vida. Una de las potenciales curas de esta enfermedad es el trasplante de islotes pancreáticos, los reguladores de la secreción de insulina, sin embargo, las reacciones a dichos trasplantes han sido adversas. Es en este punto donde las nanopartículas abren la posibilidad de un suministro más preciso y eficaz; evitando la vía oral y protegiendo el sistema inmunológico, pudiéndose crear así, una terapia alternativa para la diabetes tipo 1.

Otra oportunidad que promete la nanotecnología está relacionada con los diagnósticos:

  • Los diagnósticos médicos suelen apoyarse en técnicas de imágenes (radiografía, MRI, gammagrafía…) que se basan en monitorizar la evolución del contraste de agentes químicos inyectados en el organismo. Las nanopartículas se presentan como una alternativa al método actual, con las ventajas de mejorar la resolución y la especificación de las imágenes obtenidas, además de ser mejor toleradas por el organismo. En la actualidad, se han incorporado nanopartículas en las resonancias magnéticas (MRI) para los exámenes neurológicos o la visualización del sistema vascular.
  • Por último, se puede mencionar la medicina regenerativa, que involucra el desarrollo de los métodos para reparar el funcionamiento, o reemplazar las células, los tejidos, o los órganos enfermos o dañados. La nanotecnología puede jugar un rol importante en este campo, debido a que los nanomateriales poseen propiedades únicas (físicas, químicas, ópticas, eléctrica y magnéticas) y ofrecen ventajas de tamaño y funcionalidad, que pueden ser usados para una efectiva reingeniería de los tejidos

Conoce casos de éxito de nanomedicina:

Estas líneas de avance en los diagnósticos y los tratamientos se encuentran en los nuevos proyectos de empresas y startups:

NH THERAGUIX es una empresa ubicada en Francia que desarrolla medicinas y tratamientos utilizando la nanotecnología. El objetivo es mejorar la eficacia de la radioterapia para combatir el cáncer, con la finalidad de mejorar la sobrevivencia y la calidad de vida. Producto de 10 años de investigaciones, 14 familias de patentes, y ensayos en Estados Unidos y Europa, se obtuvo la nano droga denominada Aguix. Esta se suministra a través del tejido saludable hasta llegar a los tejidos con el tumor canceroso. La nano droga contiene gadolinio que permite contrarrestar los daños de la radiación, mejorando el tratamiento del cáncer por radioterapia.

NANOBIOTIX es otra empresa de biotecnología con oficina principal en Francia. En 2020 recibió financiación por US FDA para la investigación de NBTXR3 para el cáncer de la cabeza y el cuello. Los primeros ensayos clínicos resultaron positivos permitiendo a la empresa recaudar fondos de aproximadamente 20 millones de euros de inversores de Estados Unidos y Europa. Tiene una subsidiaria denominada Curadigm que se dedica a mejorar los resultados para los pacientes cambiando el paradigma terapéutico. La tecnología Nanoprimer de Curadigm es diseñada para aumentar la biodisponibilidad de la droga, mientras decrecen los efectos secundarios, especialmente la toxicidad al hígado. La tecnología puede ser utilizada con la mayoría de las terapias intravenosas y con todo tipo de clases de drogas.

RECODE THERAPEUTICS es una empresa de Estados Unidos desarrolladora de tecnología biofarmacéutica, que busca corregir las mutaciones a través de la administración de un supresor tRNA. Este tratamiento ayuda a las células de los pulmones, cuando se padece una enfermedad respiratoria por genética. En 2020, recibió un total de financiación de 280 millones de dólares. Esta empresa ha invertido más de una década para la creación de una plataforma capaz de empaquetar y entregar medicina genética, que es cargada directamente a las células más afectadas.

Las virtudes que se atribuyen a esta tecnología son:

  • La canalización selectiva y predecible de la medicina a las células y órganos objetivo, que van más allá del hígado.
  • Un rango diverso de cargas que pueden ser diseñadas para una más alta calidad y potencia, incluyendo mRNA, siRNA, DNA, la corrección de los componentes genéticos, e incluso una mezcla de las cargas.
  • La capacidad de utilizar una variedad de rutas de administración para ser suministrada directamente y biodistribuida, incluyendo la intravenosa, por medio de la inhalación, subcutánea, intramuscular e intratraqueal.

La NORTHWESTERN UNIVERSITY, en su escuela McCormick de ingeniería, está actualmente investigando en una nanoterapia para el tratamiento de la diabetes del tipo 1. La oportunidad de abrir sendas de trasplante de islotes, utilizando las nanopartículas para la suministración del régimen de la droga inmunosupresora .

En el caso de las personas que sufren la diabetes del tipo 1, los islotes del páncreas que controlan la producción de la insulina, al cambiar los niveles de sangre, son atacados

porque el sistema inmune ataca y destruye las células productoras de insulina. El trasplante de los islotes ha sido una solución prometedora que evitaría la suministración diaria de insulina. El problema ha sido los graves efectos secundarios. Estos pueden ser evitados con las drogas

inmunosupresoras, protegiendo las células trasplantadas y los tejidos.

NANOCAN es una empresa estadounidense emergente de biotecnología que utiliza la nanotecnología para el desarrollo de nuevas drogas que mejoren la precisión y eficacia del tratamiento de enfermedades respiratorias y de cáncer. Estas mejoras en el tratamiento pueden reducir significativamente los efectos secundarios de las terapias.

Las capacidades tecnológicas de Nanocan se definen como NEST, que consisten en el encapsulamiento de nanopartículas en una tecnología inteligente; esta genera la capacidad de atacar a los tumores específicos; el uso de las imágenes para rastreo en el cuerpo humano; la capacidad de suministrar las sostenidas dosis terapéuticas en el microambiente del tumor y la conveniencia de las intervenciones médicas que pueden ser suministrada en una única intervención.

¿Cuáles son las ventajas de la nanomedicina y su impacto en la sociedad?

Los casos de nanotecnología en la medicina siguen la tendencia de dar solución a las enfermedades e infecciones más letales que sufre la humanidad. Como se ha presentado anteriormente, la intervención médica con tecnología en la nanoescala está permitiendo una serie de ventajas:

  • La consolidación de los avances en la nano imagen y la nanomedicina en los tratamientos de enfermedades mortales como el cáncer.
  • Las nanopartículas ofrecen una versatilidad que está abriendo oportunidades más allá de los tratamientos para el cáncer; dirigiéndose a actividades neurodegenerativas, a las infecciones como el VIH/AIDS, a enfermedades oculares y respiratorias.
  • Las nanopartículas también crean la posibilidad de una amplia vía de administración de las drogas como la vía oral, por medio de la inhalación, la intravenosa o las rutas transdérmicas.
  • La funcionalidad múltiple de la que gozan las nanopartículas tiene la potencial ventaja de dar el paso hacia una era de “brain imaging”. Los tumores podrán ser monitoreados en un nivel celular y molecular dando lugar a los nano diagnósticos.
  • Estas líneas de investigación y la aplicación de la tecnología en la medicina permitirá extender la esperanza de vida, al reducir la tasa de mortalidad en los pacientes con enfermedades que en la actualidad aún son letales.
  • Además, se abre la puerta a una serie de terapias alternativas que pueden mejorar la calidad de vida de un paciente durante su tratamiento. Si bien por el momento los casos de éxito se concentran en países de altos ingresos, el futuro de la nanomedicina podría extenderse a todo el planeta, dado que en una etapa madura podría tener bajos costes y ser fácil de transportar.

Los retos a los que se enfrenta la nanomedicina y su futuro

La nanomedicina está basada en el uso de nanopartículas, las cuales presentan posibles riesgos relacionados con su capacidad de control ya que pueden provocar toxicidades que afectan a los seres vivos y el entorno natural. Esto supone una serie de retos a los que el futuro de la nanomedicina debe enfrentarse. A continuación, resumimos algunos de ellos:

  1. El primero que se presenta está relacionado con el tratamiento de un nuevo tumor. Uno de los problemas con el uso de las nanopartículas para el tratamiento de los tumores está relacionado con el tamaño de la nanopartícula. Si este es muy pequeño dificulta su control, y si es relativamente grande puede interferir en el proceso celular del organismo. En la actualidad, la mayoría de los proyectos en desarrollo en este campo están en la etapa de los ensayos clínicos, que aunque con pocos casos de éxito, ya se han generado los elementos fundacionales para extender las investigaciones.
  2. Un segundo reto, es la liberación de toxinas que pueden generar las nanopartículas como es el caso del tratamiento del tumor del cerebro, donde se puede presentar la neurotoxicidad causado por un estrés de oxidación que resulta en la inflamación, y en el daño de las células neuronales.
  3. El tercer reto tiene una naturaleza más general, tratándose del desconocimiento de los efectos de las nanopartículas en la salud a largo plazo. No obstante, actualmente se sabe que la mayoría de las nanopartículas muestran un mínimo de nivel de neurotoxicidad, que deberá ser considerado en investigaciones futuras.
  4. Los retos también están en el ámbito de la ética, entendiéndose por esta, los límites de la nanotecnología y nanomedicina en la intervención de la naturaleza del ser humano. Estas nuevas tecnologías podrían abrir paso a la era del “Augmented Man”, que consiste en la intervención médica e ingenieril para crear interfaces máquina-individuo, modificando y extendiendo las capacidades físicas y biológicas de la especie humana.
  5. El último reto que se menciona es el que enfrenta los avances de la nanomedicina con la regulación. Los productos y tratamientos deben estar aprobados por las autoridades correspondientes, y esta obligación se caracteriza por requerir un número de años. Esto se debe a que la regulación busca que los productos y los riesgos asociados tengan un impacto negativo menor en el ser humano y el medio ambiente. Por tanto, el futuro de la regulación requiere una dimensión internacional, de lo contrario la nanomedicina podrá ser más una opción peligrosa que una alternativa.

En conclusión, el futuro está marcado por grandes retos para los investigadores de las tecnologías aplicadas a la nanomedicina y la necesidad de una importante financiación como consecuencia. Los riesgos son relevantes porque ponen en juego la sobrevivencia y la calidad de vida de los millones de pacientes con enfermedades que requieren de nuevos tratamientos. Así, el futuro de la nanomedicina como oportunidad para aumentar el bienestar de la sociedad, dependerá de la ética de los involucrados y una adecuada regulación internacional.

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