Un nuevo gel que contiene nanoesponjas capaces de absorber toxinas podría llevar a un tratamiento efectivo para ciertas infecciones causadas por la bacteria Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), o MRSA por sus siglas en inglés, una de las tan temidas bacterias resistentes a los antibióticos. Este hidrogel de nanoesponjas minimizó el crecimiento de lesiones en la piel en ratones infectados con SARM, sin la utilización de antibióticos. Una forma de tratar estas infecciones es eliminar las toxinas, que actúan como un arma y como escudo de defensa para las bacterias que las producen. Sin las toxinas, las bacterias se debilitan de manera notable y quedan desprotegidas, permitiendo al sistema inmunitario del cuerpo matarlas más fácilmente, sin el uso de fármacos. Para producir el hidrogel de nanoesponjas, el equipo de Liangfang Zhang, de la Escuela Jacobs de Ingeniería, dependiente de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, esparció por el hidrogel las nanoesponjas, que son nanopartículas que absorben las toxinas peligrosas producidas por la SARM, la E. coli y otras bacterias resistentes a los antibióticos. Por su parte, el hidrogel está hecho de agua y polímeros. El hidrogel mantiene las nanoesponjas en su lugar de manera que puedan eliminar las toxinas del punto infectado. Las nanoesponjas en solitario son difíciles de utilizar en tejidos locales debido a que se diseminan hacia otras partes del cuerpo muy rápidamente. Integrando las nanoesponjas en un hidrogel, se logra retenerlas en el punto de infección. Dado que el tratamiento con hidrogel de nanoesponjas no implica a antibióticos, es probable que no se vea afectado por la actual resistencia bacteriana a los antibióticos. Además, la ausencia de estos en el tratamiento seguramente evitará que las bacterias desarrollen nuevas resistencias. Fuente: NCYT

La eficacia de vacunas contra el cáncer podría mejorar de forma espectacular si se cargan los antígenos del cáncer en micropartículas de silicio. El estudio que se publica en «Cell Reports» demuestra que las micropartículas cargadas con un antígeno, HER2, no sólo protegen el antígeno de la destrucción prematura, sino que también estimulan el sistema inmune para reconocer y atacar las células cancerosas que sobreexpresan el antígeno HER2. Las vacunas contra el cáncer, o inmunoterapia, están diseñadas para activar el sistema inmunológico de un paciente para que ataque más fuerza contra las células cancerosas y son una de las áreas más prometedoras para el tratamiento de tumores. Actualmente ya hay algunas aprobadas para el melanoma, el cáncer de próstata y cáncer de pulmón y hay decenas de ensayos clínicos activos que las están evaluando. Hemos visto que podíamos «inhibir completamente el crecimiento del tumor después de una sola dosis de la vacuna contra el cáncer en el modelo animal», destaca el investigador principal Haifa Shen, del Hospital Houston Methodist (EE.UU.). En su opinión, «este es el resultado más impresionante que hemos visto en un estudio de tratamiento de tumores». Vehículo Y el éxito del tratamiento parece residir en las micropartículas de silicio poroso. Estudios ‘in vivo’ e ‘in vitro’ confirmaron que las micropartículas lograban una respuesta inmune innata fuerte y sostenida en las zonas de mayor actividad y crecimiento tumoral. « Hemos demostrado por primera vez que una micropartícula puede servir como un vehículo para la liberación sostenida y el procesamiento de antígenos tumorales», explica Shen. Pero igual de importante es que hemos aprendido que las micropartículas parecen ser suficientes para estimular una respuesta de tipo interferón de tipo I. Esta nueva terapia podría ser un paso importante en el tratamiento del cáncer de mama, para el que no hay actualmente ninguna vacuna aprobada. Según los autores de este trabajo, la vacuna podría apuntar a HER2, un receptor de hormonas de la superficie celular que se sobreexpresa en las células tumorales en el 15 a 30% de los pacientes de cáncer de mama. En este caso, HER2 es tanto un receptor de la hormona de origen natural como un antígeno diana para la terapia. Sin embargo, las vacunas contra HER2 no han tenido el éxito deseado. Y Shen cree que es posible que la causa de este fracaso sea que las vacunas no han podido entregar de forma eficiente la vacuna o que se ha generado una respuesta inmune pobre en el tumor, además de otros factores. Ahora, señala, «hemos demostrado que la vacuna con micropartículas de silicio poroso no sólo es lo suficientemente potente como para desencadenar la muerte celular del tumor, sino que también modifica el microambiente tumoral de una manera que favorece el tratamiento de tumores». Otros tumores Según Shen, el uso de micropartículas de silicio poroso podría funcionar para cualquier variedad de antígenos y cánceres. «Además de desarrollar una vacuna contra el cáncer de mama muy potente, también hemos demostrado que las micropartículas de silicio poroso son versátiles». Se trata, añade, de una plataforma tecnológica que puede ser aplicada para desarrollar vacunas para otros tipos de cáncer. Sin embargo, antes de iniciar ensayos clínicos en humanos, los investigadores deben evaluar la toxicidad de los antígenos cargados con micropartículas de silicio poroso. Fuente: ABC Salud

La nanotecnología abarca el estudio, control y manipulación de la materia a escala de átomos y moléculas, es decir, a escalas del orden de la mil millonésima parte de metro.

La nanotecnologia surge para dar respuesta a las crecientes necesidades y demandas políticas, sociales, económicas y ecológicas de la actualidad. Se nutre  e interacciona con casi todas las disciplinas de las ciencias naturales, incluyendo también a la medicina y a la ingeniería. Es mucho más que una disciplina basada en fabricar productos en la nanoescala, presenta oportunidades increíbles y posibilidades tan vastas como para convertirse en el centro de las tecnologías de convergencia (nano-bio-info-cognotecnología) y un ícono para el siglo XXI.

El mundo de lo sumamente pequeño tiene una problemática inherente, generalmente no es concordante con nuestro sentido común ni con nuestra intuición, quizás por encontrase más halla de las fronteras de la percepción cotidiana. La comprensión del mundo manotecnológico no sólo se ve afectada por su lejanía de lo accesible mediante los sentidos; además por la falta de base de la población debido a una desactualizada y deficiente educación en lo científico-tecnológico, la complejidad que conllevan los desarrollos del sector y la gran cantidad de términos nuevos. Irrumpen en la sociedad palabras tales como: nanopartículas, nanoobjeto, puntos cuánticos, material nanoestructurado, nanochip, nanorobot, nanodelivery, nanoeconomía, nanopsicología…

Resulta obvia la necesidad de incorporar el saber nanotecnológico a la currícula en todos los niveles educativos. La educación tradicional debe incrementar sus reflejos ante los cambios sin precedentes de la hora actual para no dejar a la educación formal a la retaguardia del desarrollo empresarial y a los ciudadanos sin el conocimiento curricular, sistemático e integrado  capaz de brindar el fundamento científico-técnico necesario para entender el mundo en el siglo XXI.

En un reciente artículo publicado en revista Nature Communications, investigadores del MIT y la Universidad Federal Goiás de Brasil presentan un nuevo método basado en el uso de nanopartículas y de la radiación ultravioleta (UV) para aislar y extraer rápidamente una variedad de contaminantes del suelo y el agua.

Es importante destacar que muchos contaminantes resisten la degradación a través de procesos naturales y perturban la salud de los mamíferos y otros animales, produciendo, por ejemplo, trastornos hormonales.

Los investigadores sintetizaron polímeros de polietilenglicol y de ácido poliláctico. Las nanopartículas hechas de estos polímeros tienen un núcleo hidrófobo y una corteza hidrófila. Debido a las fuerzas a escala molecular, en una solución de moléculas contaminantes hidrófobas, estas van hacia la parte hidrofóbica de las nanopartículas y se adsorben en su superficie, donde quedan efectivamente “atrapadas”.

Las nanopartículas con los contaminantes absorbidos podrían permanecer suspendidas y dispersas uniformemente en el agua. Pero cuando se exponen a la luz UV forman agregados más grandes que pueden ser removidos a través de filtración, sedimentación, y otros métodos.

Los investigadores utilizaron la técnica para extraer del agua contaminantes tales como ftalatos, hormonas, bisfenol A (BPA), DDT y componentes de plásticos entre otros. El proceso es irreversible y los polímeros son biodegradables, lo que minimiza los riesgos de dejar productos secundarios tóxicos en el agua.

La alta relación superficie-área-volumen de las nanopartículas hace que sólo se necesite una pequeña cantidad para quitar una cantidad relativamente grande de contaminantes. La técnica presentada presenta un  interesante potencial a gran  escala para la limpieza económica del agua y del suelo contaminado. Una contribución de la nanotecnologia a la remediación ambiental.

Fuente: “Biotecnología & Nanotecnología al instante”, Alberto Luis D’Andrea en 5:47, julio 2015. “Nanoparticles with photoinduced precipitation for the extraction of pollutants from water and soil!, Ferdinand Brandl, Nicolas Bertrand, Eliana Martins Lima & Robert Langer. Nature Communications 6, Article number: 7765, 2015.

Una especie de piel electrónica hecha con nanopartículas para la  detección precoz del cáncer de mama fue desarrollada por investigadores del Centro de  Materiales y Nanociencia de la Universidad de Nebraska.

En la construcción de la piel electrónica táctil (capaz de sentir textura y rigidez relativa) se utilizaron polímeros (polielectrolitos de clorhidrato de alilamina  y poliestirenosulfonato) en combinación con nanopartículas de oro de 10 nm (nanómetros) y nanopartículas de sulfuro de cadmio de 3 nm.

 

La estructura de capas múltiples se compone de tres capas de nanopartículas de oro y dos capas de nanopartículas de sulfuro de cadmio separadas por nueve capas de los polímeros. El conjunto se depositó sobre un sustrato de óxido de indio-estaño (ITO) utilizado como electrodo inferior,  mientras un papel de aluminio se utilizó como electrodo superior. En sus pruebas, los investigadores simulan bultos en una pieza de silicona y presionan el dispositivo contra ella con la misma presión utilizada por un  médico durante el examen de mama.

Los resultados fueron significativamente mejores en cuanto a la capacidad de detección. Con el dispositivo fueron capaces de detectar un bulto artificial de 5 milímetros de ancho, mientras  exámenes clínicos de mama realizados por los profesionales generalmente no se suelen encontrar bultos de hasta 21 milímetros de ancho. Se estima que si los médicos fueran capaces de detectar irregularidades de 10 mm las posibilidades de supervivencia de un paciente serían de un 94 por ciento.

La prueba también ofrece algunas ventajas sobre otras técnicas de detección como la resonancia magnética (es muy costosa) y la incómoda mamografía, a menudo insuficiente para mujeres jóvenes o mujeres con tejido mamario denso. La piel electrónica táctil de nanopartículas también podría ser utilizada con la finalidad de detectar en los pacientes melanomas incipientes o para adicionar tacto a las manos del robot.

Fuente: Electronic Skin Made From Nanoparticles Offers Early Breast Cancer Detection.
Publicado por Alberto Luis D’Andrea en “Nanotecnologia & Biotecnologia” –  2 de mayo de 2015

Superar la dificultad de la barrera hematoencefálica  para suministrar agentes terapéuticos  en regiones específicas del cerebro constituye un desafío importante en el tratamiento de la mayoría de los trastornos neurológicos (1).

En el artículo “Gelatin nanoparticles enhance the neuroprotective effects of intranasally administered osteopontin in rat ischemic stroke model” publicado en la revista científica Drug Delivery and Translational Research, los investigadores utilizaron nanopartículas de gelatina para transportar fármacos al tejido cerebral dañado (2).
La gelatina, producto de naturaleza proteica obtenida por la hidrólisis parcial del colágeno derivado de la piel, tejido conectivo blanco y huesos de animal, es biocompatible, biodegradable y clasificada como “segura” por la FDA (Administración de Drogas y Alimentos de los EEUU). Una vez administradas, las nanopartículas de gelatina se dirigen al tejido cerebral dañado gracias a la gran cantidad de enzimas producidas en las regiones lesionadas que las utilizan como sustrato. Las nanopartículas de gelatina se pueden administrar por vía nasal, una ruta no invasiva y directa al cerebro. Esto permite al fármaco omitir la barrera hematoencefálica, una valla biológica para la gran mayoría de las drogas. Así las sustancias farmacológicas pueden ser transferidas a lo largo de las células nerviosas olfativas y entrar al cerebro directamente a través del torrente sanguíneo.
Para probar las nanopartículas de gelatina como un sistema de liberación de fármacos, los investigadores utilizaron el fármaco osteopontina (OPN), que demostró ayudar a reducir la inflamación y prevenir la muerte de las células cerebrales si se la administra inmediatamente después de un accidente cerebrovascular. Resulta crucial, en el tratamiento de los accidentes cerebrovasculares isquémicos, realizarlo en las primeras tres horas para mejorar las posibilidades de recuperación. Sin embargo, un número significativo de víctimas de accidentes cerebrovasculares no llega a tiempo al hospital. Anteriormente, se ensayaron microesferas de gelatina (GMS) como sistema transportador, pero las GMS son demasiado grandes para entrar en el parénquima cerebral después de la administración intranasal. Utilizado las nanopartículas de gelatina con OPN, los investigadores encontraron que el tratamiento hasta seis horas después del ACV lograba un 70% de recuperación de la masa  infartada del cerebro.
El delivery de nanopartículas de gelatina, administrado a través de la cavidad nasal, puede ser utilizado con nuevos medicamentos para tratar más eficazmente una variedad de lesiones cerebrales y enfermedades neurológicas. Sólo es cuestión de comenzar a oler la nanotecnología.-

1. “Biotecnología & Nanotecnología al instante”, Alberto Luis D’Andrea (3:14) febrero14, 2015.
2. “Gelatin nanoparticles enhance the neuroprotective effects of intranasally administered osteopontin in rat ischemic stroke model”, Drug Delivery and Translational Research,  Elizabeth Joachim, Il-Doo Kim, Yinchuan Jin, Kyekyoon (Kevin) Kim, Ja-Kyeong Lee, Hyungsoo Choi December 2014, Volume 4, Issue 5-6, pp 395-399.

1) – Nanomedicinas; 2) – ¿Cuántos años más viviremos? (2da. parte); 3) – Preparaciones Farmacéuticas y Nanotecnología; Higiene Personal , Perfumeria y Cosméticos; 4) – Contribución al Conocimiento de la Nanofarmacia; 5) – Una de las grandes fallas de la biomedicina moderna; 6) – Reducen Tumores Cerebrales con Nanotecnologia; 7) -El gusano de seada, la araña y la producción de Tejidos Humanos; 8) – ¿Cuántos años más viviremos?; 9) – Contribución al Conocimiento de la Nanofarmacia; 10) – NANOCIENCIA: la Ciencia del Siglo XXI.

 

1) – Nanomedicinas – Aut. Adriana Carlucci & Carlos Bregni

La Nanotecnología fue originalmente definida como “la creación de materiales, dispositivos y sistemas usados para manipular materia que se presenta en una escala entre 1 y 100 nm”. Como las aplicaciones nanotecnológicas en el campo de la ciencia médica se han expandido rápidamente hacia múltiples direcciones en los últimos 10 años, esta definición ha sido ampliada últimamente.

 

2) – ¿Cuántos años más viviremos? (2da. parte) – Aut. Farm. S.Sgroi y David P. Fernández

El desarrollo de la nanotecnología farmacéutica que denominamos NANOFARMACIA ha permitido que todo un arsenal de fármacos de escasa estabilidad, difícil administración, elevada toxicidad o con características que requieren ser específicas para cada individuo, puedan ser accesible como fármacos con pronunciada acción terapéutica. Este avance en suministrar medicamentos con la nueva tecnología irá en crecimiento y se irá produciendo años tras años una ayuda fundamental más específica y podremos así colaborar significativamente en atrasar el envejecimiento.

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3) – Preparaciones Farmacéuticas y Nanotecnología; Higiene Personal , Perfumeria y Cosméticos – Aut. Farm. S. Sgroi y D.P. Fernández

Si definimos a la Nanofarmacia como el sistema de utilizar la nanotecnología para mejorar la prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades y heridas, el funcionamiento del organismo humano dando mejor salud; nos encontramos comprometidos en utilizar y en lo posible descubrir nuevos agentes farmacéuticos, desarrollando otros sistemas de liberación del fármaco en el organismo, distintos a los tradicionales conocidos y los nuevos llevarlos a la práctica.

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4) – Contribución al Conocimiento de la Nanofarmacia – Aut. Farm. S. Sgroi y D.P. Fernández

La Nanofarmacia se nutre de la Nanotecnologia y se integra a la Nanomedicina y forma parte del arsenal NANO que esta revolucionando las ciencias de la salud y podemos decir que ya comenzó desde hace algunos años, una nueva era científica y asistencial; hoy por hoy se le esta prestando muchísimo interés a la investigación del mundo microscópico ya que en éste se encuentran la mayoría de las alteraciones estructurales que provocan la enfermad en nuestro organismo.

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5) – Una de las grandes fallas de la biomedicina moderna – Art. THEOMAI JOURNAL

Tan solo con recordar que cada organismo es diferente a otro, a tal extremo que para una enfermedad identificada como igual, la medicina necesaria puede ser diferente de un ser humano a otro- Las confusión viene desde hace muchos años atrás debido a que la biomedicina funciona por oposición; por ejemplo estamos acostumbrados a aceptar que la enfermedad es algo externo al organismo y que lo ataca.

6) – Reducen Tumores Cerebrales con Nanotecnologia – Aut. Dra. Tessy López

Se le denomina Nanomedicina Catalítica y los científicos de la Universidad Autónoma Metropolitana de México y el Instituto Nacional de Neurología y Neurociencia “Manuel Velasco Suárez”, emplearon conceptos científicos utilizados en la industria petroquímica para romper enlaces de hidrocaburos.

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7) -El gusano de seada, la araña y la producción de Tejidos Humanos – Aut. Farm. S. Sgroi y D.P. Fernández

La piel constituye el órgano más grande del cuerpo humano, protegiéndolo del medio ambiente, contra fuerzas mecánicas, factores químicos, radiaciones, cambios de temperatura, microorganismos, etc. Tiene funciones vitales para el organismo como reserva de grasas, eliminación de desechos, equilibrio hidroelectrolitico, etc. etc. pero también tacto, temperatura, presión, dolor, expresiones, etc. que hacen necesario su restablecimiento cuando sufre daños.

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8) – ¿Cuántos años más viviremos? (1ra. parte) – Aut. Farm. S. Sgroi y D.P. Fernández

Lo que hoy son nuestros conocimientos sobre Farmacotecnia, Farmacoquímica, Química Orgánica, Química Biológica, Farmacocinética, etc. consideramos que en pocos años más irán cambiando para adaptarse a los adelantos que nos proporciona la Nanofarmacia; que abre un capítulo nuevo por el aprovechamiento de las aplicaciones que nos brinda la Nanotecnologia en el amplio campo de ataque a las afecciones.

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9) – Contribución al Conocimiento de la Nanofarmacia – Capítulo I – Aut. Farm. S. Sgroi y D.P. Fernández

En la introducción publicada anteriormente en el Boletín Farmacéutico Digital habíamos comentado brevemente lo referido a la “Nanociencia”, pero aclaramos que ésta, incluye la combinación de los conocimientos adquiridos en la Física del Sólido, la Química de Materiales, la Ciencia de Materiales, la Biología Molecular, la Bioquímica, las Ingenierías; todas estas disciplinas forman la base de la Nanotecnologia.

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10) – NANOCIENCIA: la Ciencia del Siglo XXI – Aut. Farm. S. Sgroi y D.P. Fernández

Este artículo tiene por objeto abrir un capítulo más dentro de las Disciplinas Farmacéuticas, reconociendo que la NANOCIENCIA es la ciencia del Siglo XXI, de la cual debemos participar activamente, en razón del cambio en los conocimientos adquiridos de las disciplinas que componen la ciencia farmacéutica; como así también el cambio en nuestras vidas, en la futura economía, en la forma de pensar el mundo.

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La Nanotecnología fue originalmente definida como “la creación de materiales, dispositivos y sistemas usados para manipular materia que se presenta en una escala entre 1 y 100 nm”. Como las aplicaciones nanotecnológicas en el campo de la ciencia médica se han expandido rápidamente hacia múltiples direcciones en los últimos 10 años, esta definición ha sido ampliada últimamente.

 
Así, hoy se reconocen características que necesariamente deben ser identificadas en una herramienta para que pueda ser clasificada como nanotecnológica. El dispositivo tiene que ser nanométrico y debe estar realizado por la mano del hombre; sus propiedades deben ser aquellas que sólo se presentan en dimensiones nanoscópicas y su comportamiento tiene que ser predecible a través de apropiados modelos matemáticos.

 Consecuencias de la Nanotecnología farmacéutica

La administración de un fármaco en escala nanométrica trae variadas consecuencias farmacoterapéuticas debido, fundamentalmente, a la disminución del tamaño de partículas con respecto a los productos farmacéuticos convencionales. Estas variaciones son, por ejemplo, la diferente unión a las proteínas plasmáticas, una mayor dificultad en su proceso tecnológico de elaboración, así como su marcada tendencia a la agregación provoca más fácilmente problemas en su estabilidad.

Sin embargo, varias son las ventajas que pueden ofrecer a la farmacoterapia estos sistemas. Entre ellas, el mejoramiento de la solubilidad, una propiedad clave en la eficiencia terapéutica de cualquier fármaco debido a que sólo la fracción de fármaco soluble está disponible para ser absorbida por vía oral.

Una consecuencia directa de este aumento de la biodisponibilidad es que la dosis a administrar es menor que en la forma convencional. Además, en general, las nanomedicinas presentan también disminución de la variabilidad de absorción entre pacientes o en uno mismo, según su estado de ayuno.

El tamaño nanométrico presenta ventajas en la administración parenteral de los fármacos, como en el caso particular de la aplicación de nanomedicinas en oncología.

Desafíos asociales a la Nanotecnología terapéutica 

Existe consenso internacional sobre la necesidad de disponer de equipos interdisciplinarios de expertos en áreas como Farmacología, Ciencias de los materiales, Biología, Física, Química, Medicina y Toxicología. Resulta la mejor manera para coordinar esfuerzos, y para conducir a todos los sectores involucrados hacia políticas cada vez más productivas para lograr el real beneficio al paciente.

También se reconoce que estos productos apuntan a la necesidad de un nuevo conocimiento en algunas áreas. Por ejemplo, en los métodos de caracterización para materiales en nanoescala que describan tamaño, forma, topografía superficial, debido a que generalmente requieren del uso de equipos diferentes a los utilizados actualmente. Es necesario, entonces, que las líneas de investigación prioritarias incluyan el estudio de parámetros biológicos celulares y moleculares apropiados, el desarrollo de modelos in vitro y de modelos animales apropiados para estudiar nanobiología y poder establecer comparaciones de modelos fiables in vivo e in vitro.

Esta tecnología, como cualquier otra innovadora, presenta riesgos hasta ahora desconocidos y que están relacionados directamente con su tamaño específico. Una de las cuestiones a dilucidar en cada forma farmacéutica nanométrica es la cantidad de fármaco que presenta ingreso celular y tisular efectivo, y el tiempo de permanencia de las nanopartículas en los mismos. También se deberán estudiar los efectos transitorios y permanentes en las funciones de las células abordadas, en el metabolismo celular, en la conformación de proteínas y en la información genética, por citar algunos análisis clave.

Tampoco se podrá descuidar el estudio del mecanismo de eliminación de las nanomedicinas y de sus productos derivados a partir de los tejidos y de la sangre. Para que esta tecnología pueda llegar a la clínica es necesario que la industria farmacéutica logre una caracterización aceptable del producto que asegure su eficiencia terapéutica y su estabilidad en el tiempo. Es decir que la factibilidad de fabricación a escala industrial debe ser considerada y explorada a partir del inicio del desarrollo del producto, y en su período de vida útil.

El campo de la Nanotecnología ha evolucionado rápidamente, al punto que hay más de 150 ensayos clínicos en curso en los que se investiga la eficacia de los sistemas liberadores de drogas basados en la Nanotecnología sólo para el área de la Oncología.

Productos nanotecnológicos aprobados

A pesar de lo expuesto, existen varios productos nanotecnológicos comercializados actualmente, algunos aprobados hace más de una década.

Su espectro de aplicación abarca métodos diagnósticos como, por ejemplo, una solución coloidal endovenosa de óxido de hierro que es utilizada como agente de contraste de imagen específico para el diagnóstico de lesiones hepáticas.

Sus características físico-químicas determinan la eficacia en Resonancia Magnética, su estabilidad, biodistribución en el organismo, metabolismo, así como su eliminación a partir del sistema vascular. Actualmente, también se la utiliza en la detección de artritis, esclerosis múltiple y nodos linfáticos metastáticos.

El 60% de las drogas que provienen de la síntesis son pobremente solubles en agua. Se requieren, entonces, iniciativas de formulaciones innovadoras para que alcancen una biodisponibilidad oral aceptable o para formular inyectables endovenosos.

Para tal fin, se han desarrollado los nanocristales, nanopartículas compuestas de un 100% de droga sin material extra alguno, y cuyo tamaño medio de partículas oscila entre 200 y 500 nm.

A través de distintos procedimientos, estas nanopartículas se formulan en otras formas farmacéuticas de mayor aceptación como comprimidos, granulados o cápsulas, y también se pueden preparar para administración endovenosa.

Esta última vía de administración se ha visto beneficiada con la utilización de nanopartículas debido a que se pueden dar mayores dosis en menores volúmenes, y sin la necesidad de recurrir a solventes orgánicos o a pH extremos.

A partir del 2000, varios productos alcanzaron el mercado bajo la modalidad de Nanocrystal®, ya sea como primera formulación disponible comercialmente o como una reformulación de una existente. Dentro de los ejemplos, se pueden mencionar al inmunosupresor Sirolimus y al principio activo utilizado en la terapia antiemética asociada a la administración de quimioterapia, llamado Aprepitant.

También está disponible en esta forma una nueva presentación comercial del Megestrol, un agente terapéutico usado en la anorexia en pacientes neoplásicos y con SIDA. Es líquida, al igual que su precursora, pero en este tipo de formulación la dosis está contenida en un volumen cuatro veces menor y su viscosidad disminuyó 16 veces.

Otra forma farmacéutica nanométrica, llamada SMEDDS (“Self-Microemulsifying drug delivery system”) se define como una mezcla isotrópica de un compuesto oleoso y un surfactante que forma microemulsiones cuando es expuesto a un líquido fisiológico. Estas microemulsiones son sistemas coloidales en los que la fase oleosa se encuentra dispersa en gotas de un tamaño menor a los 150 nm en el líquido en cuestión. Su principal ventaja biofarmacéutica es la de mantener en solución al fármaco vehiculizado durante su paso por las primeras porciones del tracto gastrointestinal. Como consecuencia, se observa un aumento considerable en su biodisponibilidad.

El primer producto de este tipo en comercializarse fue la ciclosporina que revolucionó la terapia inmunosupresora, simplificando notablemente los protocolos a implementar en este tipo de paciente crítico. Actualmente, la mayoría de los fármacos de aplicación en HIV están disponibles comercialmente en formulaciones de este tipo.

La Nanotecnología en el cáncer de mama

El cáncer de mama es el campo de la medicina con mayor presencia de agentes terapéuticos nanotecnológicos en la clínica. En todo el mundo, están en marcha más de 150 estudios clínicos que emplean estos fármacos en combinación con quimioterapia y terapia biológica.

La Nanotecnología ofrece soluciones potenciales al histórico desafío que ha presentado el cáncer de mama, tan difícil de contener y erradicar debido a la extrema diversidad biológica en las diferentes pacientes, y a sus cambios evolutivos en los distintos individuos. Además, es una patología que presenta múltiples alternativas que conducen a su progresión. Es frecuente la aparición de “resistencia” a los cócteles terapéuticos, y de efectos adversos graves asociados al tratamiento. En general, los fármacos convencionales resultan en una distribución muy pobre luego de ser inyectados en el organismo.

Al menos tres formulaciones liposomales de doxorubicina fueron desarrolladas en un esfuerzo por mejorar el índice terapéutico del tratamiento quimioterápico con la droga convencional. Estos agentes exhiben eficacias comparables a la forma convencional pero presentan mejores perfiles de seguridad y menos cardiotoxicidad.

La estrategia de liberación de estos vectores se basa en un aumento del efecto de permeación y retención tisular: el vector circulante se acumula en la masa tumoral durante un determinado tiempo gracias a su tamaño pequeño (<300 nm) lo que le permite extravasarse desde la circulación general, cruzando pasivamente las uniones en la vasculatura tumoral.

En 2005, la FDA aprobó una nueva forma farmacéutica para el tratamiento del cáncer de mama resistente. Se trata de una suspensión inyectable que contiene paclitaxel unido a albúmina en partículas de tamaño menores a los 130 nm, y que reemplaza al producto utilizado hasta ese momento. Permite la infusión de dosis mayores a las usadas en la quimioterapia standard, con esquemas de infusión más cortos. No necesita de premedicación con corticoides y está libre de todo solvente.

Estos vectores no han sido específicamente vectorizados contra ninguna molécula expresada en las células tumorales o en el endotelio, y han sido clasificadas como la “primera generación” de vectores.

La “segunda generación” de nanovectores terapéuticos evolucionó hasta ser capaz de reconocer e interaccionar con moléculas biológicas específicas de la superficie de las células cancerosas (vectorización activa). Tal aplicación promete mejorar la ventana terapéutica para liberar mayor concentración en la zona enferma, mientras reduce la citoxicidad sistémica durante el tiempo de tratamiento. Puede lograrse a través del acoplamiento químico de un ligando de alta afinidad como, por ejemplo, el antígeno específico de membrana de próstata, sobre la superficie de las nanopartículas. Esto facilita la interacción de las mismas con las células cancerosas, y resulta en un mejoramiento importante de la biodistribución de las nanopartículas comparadas con la primera generación de nanovectores.

Futuro de los productos farmacoterapéuticos

Algunos de los dispositivos que han sido incluidos más recientemente a investigación son estructuras autoensambladas capaces de liberar un fármaco frente a determinados pH, o frente a la presencia de determinadas concentraciones de metabolitos o enzimas.

Los futuros desafíos en las aplicaciones clínicas exitosas de la Nanotecnología residen más bien en la necesidad de identificar propiedades fisicoquímicas favorables, que permitan que los nanovectores inyectables puedan superar múltiples barreras hasta llegar de forma específica y controlada al sitio blanco.

De todas maneras, para conseguir una liberación vectorizada eficiente es necesario entender mejor la interacción entre tales estructuras y los diferentes tejidos que surgirán a partir de detallados estudios in vitro, ex vivo e in vivo.

Para que estos nuevos sistemas liberadores de drogas puedan presentar un prospecto realista de terapia exitosa es necesario también el conocimiento de biomarcadores apropiados de cada patología. Estos son indicadores de un proceso o estado biológico que se pueden relacionar inequívocamente con el estado de situación de la enfermedad, o con la respuesta a la intervención terapéutica.

El National Cancer Institute comenzó a coordinar una investigación en Nanotecnología vectorizada aplicada a cáncer en 2004. Por el momento, ha definido que las nanomedicinas están en su fase temprana de crecimiento abrupto, pero a un considerable número de años aún de su maduración.

Aunque la nanomedicina es una gran promesa, aún siguen existiendo múltiples desafíos para llevar esta tecnología en forma apreciable a la clínica de rutina ya que el tamaño, la forma y las propiedades fisicoquímicas de estos vectores juegan un rol crucial en etapas como:

1)el transporte en la circulación general y en los tejidos; 2) el reconocimiento de estructuras blancos vasculares y extravasculares; 3) la interacción con células blancos y células del sistema inmune.

Además, es necesario conocer más sobre los mecanismos que activan los tejidos para eliminar o neutralizar este tipo de agentes terapéuticos antes de llegar a las células blanco, sobre el mecanismo de ingreso celular, la hemocompatibilidad, la inmunogenicidad y la degradación del vehículo in vivo.

¿Qué son los nanobots?

El nanobot es una máquina robot nanotecnológica, es decir, un robot del tamaño nanométrico, un aparato mecánico o electromecánico cuyas dimensiones son medidas en nanómetros. Es un producto de la nanorobótica referida a la todavía hipotética ingeniería nanotecnológica del diseño y la construcción de robots.

Los nanobots serían capaces de obtener su energía de las moléculas de su entorno, y tendrían la capacidad de cumplir con actividades “programadas” como destruir células cancerígenas, recoger radicales libres, “limpiar” arterias bloqueadas, o desplazarse en el torrente sanguíneo con capacidad para eliminar contaminantes químicos.

Entre los principales interesados en el desarrollo de esta tecnología está la NASA, cuyo interés reside en preservar la salud de los astronautas que participen como tripulantes en un viaje a Marte. Es sabido que, con la tecnología actual, el objetivo sería imposible porque el ser humano no está hecho para vivir en condiciones de gravedad cero. Los músculos y los huesos son los primeros en sufrir estas consecuencias, se pierde aproximadamente un 1-2% mensual de densidad ósea, y aproximadamente les pasa lo mismo a los músculos que no deben realizar ningún tipo de esfuerzo para realizar movimientos. Todo esto sin mencionar la radiación solar a la que los astronautas están sometidos, sin la protección de nuestra atmósfera.

En 2020, la Tierra se alineará con Marte y, en ese momento, las condiciones serán óptimas para pensar en un viaje tripulado ya que la distancia a recorrer será la mínima. La solución que se planifica para evitar problemas de salud entre la tripulación es desarrollar estos nanodispositivos, de manera que puedan mantener el cuerpo de los astronautas en perfecto estado en este tipo de misiones. Para ello, se trabaja contrarreloj.

Este es un momento histórico en el desarrollo de la ciencia. Sin duda, el desarrollo de esta tecnología será el más importante de los próximos años. Todas las tecnologías van a converger en la nanotecnología porque permite la manipulación de lo que creamos desde el nivel básico. Además, tiene aplicaciones en todos los campos de la técnica humana, particularmente en la medicina del futuro.

Consideraciones finales

La Nanotecnología aplicada a la Farmacoterapia cuenta ya con aplicaciones en los protocolos clínicos actuales, especialmente en Oncología. Esta situación exige que se convierta en un tema de discusión en toda la comunidad relacionada con la salud humana.

Un requerimiento fundamental para el éxito en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas es que médicos, farmacéuticos, bioquímicos y biólogos, sumados a especialistas en Nanotecnología como ingenieros, físicos, químicos y matemáticos trabajen en estrecha colaboración. Los desafíos hacen necesario un abordaje amplio que incluya a la academia, la industria y a las autoridades sanitarias, así como una mayor interacción entre ellos. Además es conveniente que sean consultados expertos en ética, ya que la optimización de los recursos y de las tecnologías se justifica por la posibilidad de brindarles a los pacientes, en su mayoría de estado crítico, un verdadero mejoramiento en sus condiciones de salud.

Autores: Adriana Carlucci & Carlos Bregni en Encrucijadas·49, UBA (Universidad de Buenos Aires).

 

ESTA NANOETAPA DEL HOMBRE ES UN GRAN PASO PARA LA HUMANIDAD

 NUNCA UN CAMPO DE LA CIENCIA PROMETIÓ TANTO CON TAN POCO TAMAÑO

 

Por los Farm. S.Sgroi y David P. Fernández

El desarrollo de la nanotecnología farmacéutica que denominamos NANOFARMACIA ha permitido que todo un arsenal de fármacos de escasa estabilidad, difícil administración, elevada toxicidad o con características que requieren ser específicas para cada individuo, puedan ser accesible como fármacos con pronunciada acción terapéutica. Este avance en suministrar medicamentos con la nueva tecnología irá en crecimiento y se irá produciendo años tras años una ayuda fundamental más específica y podremos así colaborar significativamente en atrasar el envejecimiento.

La Nanofarmacia con la aplicación de micelas, liposomas, niosomas, dendrímeros, nanopartículas poliméricas, nanopartículas lipídicas, nanocristales, ciclodextrinas, nanoparticulas metálicas y otros tipos de estrategias para administrar fármacos convencionales o también los de orígen biotecnológicos a sus lugares específicos de acción en el organismo, están brindando resultados positivos y van reduciendo los efectos secundarios que hoy, con las actuales medicinas, afectan en parte al organismo. Todas estas prácticas requieren de una participación multidisciplinaria de profesionales coordinadas por farmacéuticos. Pero también debemos mencionar la gran ayuda que nos puede significar el uso de Nanorots; y en ese aspecto, señalamos que “la era de los Nanorobots QUE YA HA COMENZADO” y todos estos elementos más la medicina preventiva y los nuevos sistemas de diagnósticos, están dando resultados alentadores para alargar la vida.- . (Ver nota al pie de esta publicación)

Dentro de un par de décadas (o quizás en menor tiempo), tendremos Nanorobots en nuestro torrente sanguíneo, básicamente pequeños robots del tamaño de las células sanguíneas, que nos mantendrán sanos a nivel celular y molecular. Ya existen decenas de experimentos exitosos que se están probando en animales.

Ahora bien, si nos remontamos a la historia, hace un millón de años, los recursos básicos como alimentos, existían en muy pequeñas cantidades y se estima que las expectativas de vida no superaba los 20 años, mientras que en el 1.800, ya se había extendido a tan solo los 35 a 40 años; pero actualmente sobrepasa los 80 años. Nada es casual y las ciencias

médicas y la tecnología han ido eliminando plagas, dolencias en general y con alimentación más adecuada la calidad de vida se ha ido mejorando; sin dejar de reconocer el rol sobresaliente que se le asigna también a la ciencia farmacéutica, que siempre estuvo trabajando para mejorar la salud y que ahora comienza a manejar las sustancias a nivel molecular. Pero las perspectivas de vida del futuro nos conduce a pensar con seguridad en algo importante sobre la salud y se pretende (y así se está logrando) la extensión de la misma mucho más allá de lo inesperado y en base a ello, pretendemos retrasar el envejecimiento y lograr más años de buena salud.

Otro tema a destacar, es que debemos reconocer que el deseo de la inmortalidad siempre fue uno de los sueños más profundos e imperecederos de la humanidad; pero ¿podremos vencer la plaga de la muerte involuntaria?. Ahora bien, analicemos dos cuestiones importantes; una es el envejecimiento y poderlo retrasarlo, pero la otra es la inmortalidad. Definimos el envejecimiento como la pérdida paulatina de la capacidad de supervivencia y reproducción, el de un rendimiento decreciente de las actividades corporales e intelectuales;

una reducción de la regeneración celular ( no vamos a incluir los agentes externos que pueden influir en el envejecimiento y luego acelerar el proceso de la muerte, como las enfermedades, accidentes, suicidio, etc. etc.).

Dejemos en claro también que la inmortalidad existe porque nuestras células productoras de esperma y óvulos (o sea la línea germinal) han sobrevivido millones de años y lo mismo ocurre con plantas, animales, insectos y todos los seres vivientes. En otras palabras, existe un sustrato inmortal de la vida, una constante que conecta las generaciones (un ciclo de la vida, un ciclo inmortal) un individuo desaparece, pero existe continuidad de individuos.

Dijimos que el deseo de la inmortalidad es el sueño de la humanidad, pero no iremos tan lejos, nos conformamos con retrasar el envejecimiento para prolongar la vida; y en esto de prolongar la vida, el aporte que siempre hizo y que está haciendo la ciencia farmacéutica ha sido también el basamento de la extensión de la vida. La Nanofarmacia es entonces parte de las ciencias que abarca la   “NANOCIENCIA”, bien llamada la Ciencia del Siglo XXI y que representa el futuro y eso es lo que estamos divulgando en este artículo.

Recordemos que la Nanomedicina y la Nanofarmacia: atacan las enfermedades en el mismo campo en que se desarrollan (en el campo molecular). Reparan tejidos, incorporan chips, envían las drogas al lugar adecuado donde se encuentran las afecciones, protegen el fármaco de su degradación tanto física como química (especialmente cuando el principio activo proviene de la biotecnología), modifican la farmacocinética del fármaco, incrementan la permanencia del fármaco en sangre o tejido. También se está produciendo tejidos nuevos; además los biosensores que se están ensayando ya son elementos de ayuda fundamental en los diagnósticos.

Volviendo al tema de retrasar el envejecimiento, señalamos que la diferencia entre los jóvenes y los ancianos esta en siete factores mortales que son:

1. Disminución de células o su atrofia.

2. Mutaciones nucleares.

3. Mitocondrias mutantes.

4. Senectud de las células.

5. Enlaces extracelulares.

6. Desechos químicos extracelulares.

7. Desechos químicos intracelulares.
Entonces, tengamos en cuenta que retrasar el envejecimiento requiere:

a) retirar las células y moléculas dañadas o inactivas, b) restablecer la función de varias moléculas y células reparándolas o sustituyéndolas y c) modificar el programa genético para impedir que el proceso de envejecimiento se repita.

Hemos descripto lo que deberíamos hacer, el problema actual es que no tenemos por ahora toda la metodología de cómo recoger del organismo la información del deterioro celular).

Dicho así, y con el progreso de la Nanociencia, para el año 2050 existe la certeza que la vida se prolongará hasta los 120 o más años y en un par de siglos lograremos pasar los 500.

años. Lograda la longevidad podremos viajar en el espacio todo el tiempo que se requiera, según las posibilidades para escapar del sistema solar y visitar otros planetas; (seremos los internautas terráqueos) por supuesto que en algunos siglos más esto irá acompañado de nuevas energías … ES CUESTION DE TIEMPO y si guardamos todas estas hipótesis, nuestros tátara-tataranietos seguramente verán concretados nuestros anhelos.

Pero al prolongar enormemente la vida, tengamos en cuenta que cambiaría nuestra sociedad, nuestra cultura, nuestros valores y nuestra espiritualidad. En este contexto podemos pensar entonces que sería posible La Conquista Científica de la Muerte involuntaria. Pero por ahora estamos transitando por el camino del desarrollo de la “medicina antienvejecimiento”, que son las intervenciones de distintas ciencias que vinculadas con la Nanotecnología puedan reestablecer de manera fiable la fuerza física y congnitiva propias de la edad adulta al momento de presentarse disfunciones que le son propias al envejecimiento. Es totalmente posible aceptar la extensión de la vida humana que se irá prolongando en la medida del tiempo que dediquemos a utilizar “estas nuevas terapias” que tendrán un precio tal alto que solo los más ricos van a poder permitírselos.

La extensión de la vida hará que la sociedad cambie el estilo de alimentación, de evitar trabajos de riesgo, de viajes peligrosos y también hay que coordinar con los Gobernantes el tema de evitar las guerras, así disminuiremos las muertes involuntarias y los científicos verán que sus esfuerzos tienen razón de ser y tendrán el entusiasmo para seguir mejorando y retrasar más aún el envejecimiento. Habrá que evitar los asesinatos y aplicar penas extremadamente severas a quienes le quiten la posibilidad a otro semejante de tener una vida extensa y provechosa.

Vamos aclarar también que el envejecimiento nunca podrá curarse de la misma manera que se cura una infección bacteriana; es decir nunca podrá ser eliminado completamente del organismo y lo que podemos hacer es controlarlo con medicación y tratamientos adecuados que tampoco podremos mantenerlo de por vida.

La Nanociencia considera que el futuro de la medicina no se encuentra en las intervenciones a gran escala, sino en las prácticas más pequeñas, menos invasivas pero más precisas. Darle solución al envejecimiento no está en centrarse en las patologías individuales relacionadas con la edad, sino más bien en minúsculas estructuras capaces de dar órdenes a nuestro cuerpo para que rejuvenezca.

Vale la pena recordar que nanotecnológicamente podemos considerar que un humano adulto, una vez fue una célula diminuta, y que es una máquina autoensambladora compuesta por billones de componentes microscópicos. En líneas generales, el cuerpo humano consta de unos 7 x 10²⁷ átomos y unos 10⁵ tipos de moléculas diferentes, principalmente proteínas. Los genes y las proteínas son nanoestructuras orgánicas que

actúan con precisión molecular para formar componentes complejos como las células humanas. (Un ejemplo de ensamblador molecular lo tenemos en nuestro organismo, ya que los ribosornas, las estructuras donde se crean las proteínas siguiendo las instrucciones de los genes, son ensambladores moleculares conocidos; quiere decir entonces, que un ensamblador molecular sintético capaz de construir máquinas a nivel molecular para orientar reacciones químicas específicas, nos permitirá crear dispositivos de precisión atómica con capacidad para realizar miles de funciones. Hasta ahora, en teoría las

nanoestructuras se pueden crear para invertir reacciones químicas que perjudican al organismo y puedan retrasar el envejecimiento; las investigaciones actuales están utilizando colonias de primates no humanos de varias especies diferentes y se irán aumentando; a tal

punto que decenas de miles de animales (inclusive insectos y bacterias) son necesarias para probar las nuevas terapias de extensión de la vida. Respecto a los primates, éstos presentan 3 características que demuestran la conveniencia de utilizarlos: a) biológicamente son muy

parecidos a nosotros. b) no hablan entonces el imperativo médico es suficiente. c) envejecen con el doble de velocidad que los humanos.

De la gran contribución que debemos hacer los farmacéuticos, dependerá también que se detenga el envejecimiento y aumente el periodo de vida útil.

Nota: Nanorobots que pueden vehiculizar fármacos es posible movilizarlos utilizando el motor más pequeño del mundo, creado por el Dr. Sykes y su equipo de la Univ. Tufts en Massachussets EE.UU que inventaron un pequeñísimo motor, donde los rotores están basados en moléculas individuales y que se pueden impulsar por medio de corriente eléctrica. Es el caso de las moléculas de sulfuro de metilo-butilo que se colocan sobre una superficie de cobre limpia, donde se cargan de energía y en donde el átomo de azufre actúa como pivote; luego con la utilización de un microscopio electrónico de barrido, se forma una pequeña pirámide con un punto de apenas uno o dos átomos de diámetro, para canalizar la carga eléctrica hacia el motor. Las moléculas giran a una velocidad de 120 revoluciones por segundo, recorriendo el organismo por donde se le guíe y pueden depositar la carga de medicinas en las células afectadas.

 

BIBLIOGRAFIA:

• Austad, S: (Why We Age): What Science Is Discovering about the Body’s Journey Through Life; – 1997.
• Carey, J.R.: Longevity: the biology and demography of life span. Princeron (2002) – Princeton University Press.
• La Guerra contra el envejecimiento – Dr. Aubrey de Grey –Univ. De Cambridge, UK. Director de la International Association of Biomedical Gerontology y de la American Aging Association.
• El sueño del elixir de la vida – Dr. Joao Pedro de Magalhaes – Microbiólogo, investigador en genética en la Harvard Medical School, Lipper Center for Computational Genetics, Boston, USA.
• Nanomedicina – Dr. Robert A. Freitas Jr.- Investigar en el Institute for Molecular Manufacturing, Palo Alto, California.
• Inmortalidad biológica – Dr. Michael R. Rose – Prof. de la Univ. De California, Irvine, especialiado en la evolución de la vida y los sistemas genéticos. (Evolución de la mortalidad tardía y evolución de la fertilidad tardía).
• Redcientífica – Boletín sobre Nanotecnología, secretos ocultos e inmortalidad.
• Arnold, Nick & Benton, Tim; How to live forever (2000); Franklin Watts Inc.
• Benecke, M: The dream of eternal life: biomedicine, aging, and immortality. Columbia Universty Press (2000).