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01/08/2022

Nanociencia y Nanomedicina- Parte lll

Por Redacción DOCMED.

. Lectura de 5 minutos

La Nanomedicina aplica terapias avanzadas, como la terapia génica, la terapia celular o la ingeniería de tejidos. Nanomedicina regenerativa - Nanodiagnóstico- Nanoterapia.

Su  principal aporte a la medicina regenerativa es el diseño de nanomateriales que mejoran la biocompatibilidad o las propiedades biomecánicas de los materiales empleados en este campo.

Estos nuevos materiales, naturales o sintéticos, pueden servir de soporte para el crecimiento celular, con la creación de, por ejemplo, nanoestructuras que imitan la matriz extracelular.

Además, estos nanomateriales pueden combinarse con el empleo de moléculas bioactivas que actúan como señalizadoras de la acción celular, modificando el comportamiento de las células y ofreciendo la posibilidad de influir en su proliferación, diferenciación, etc.

Para la fabricación de este tipo de estructuras, es posible emplear la tecnología de bioimpresión 3D. Técnica que ofrece una gran variedad de posibilidades gracias a la capacidad de ajustar de forma muy precisa  el diseño de fabricación.

 Otra posibilidad es el diseño de biomateriales inteligentes que incorporen en su seno moléculas de señalización que, una vez en el organismo del paciente, sean liberadas de forma gradual (espontáneamente, por impulsos térmicos, magnéticos, etc.) activando la regeneración tisular in situ mediante la modulación de las propiedades mecánicas y estructurales del microambiente celular.

Un ejemplo de moléculas de señalización para esta aplicación, son péptidos funcionales o proteínas presentes de forma natural en la matriz extracelular que inducen la producción de proteínas específicas en sus células diana y desencadenar el proceso de adhesión celular.

EL FUTURO DE LA NANOMEDICINA

Una de las aplicaciones de mayor impacto, será el diagnóstico precoz que permita la detección de una enfermedad antes de que el paciente presente síntomas.

Tanto, el diagnóstico por imagen (orientado hacia el desarrollo de sondas, agentes de contraste o sistemas de visualización) como el diagnóstico in vitro (orientado a la detección de biomarcadores y el desarrollo de sistemas o sensores cada vez más sensibles y precisos) permitirán detectar alteraciones que se produzcan a escala subcelular en el organismo, ofreciendo la capacidad de detectar enfermedades en estadios muy preliminares.

Cabe destacar, que la nanomedicina tiende al empleo de sistemas únicos para la combinación simultánea del diagnóstico y la terapia lo que se conoce con el término de ¨teranóstica¨.

Esta estrategia permite la administración de un nanofármaco combinado con moléculas que a su vez sean capaces de monitorizar el progreso de su actuación.

Otra área de interés, es la posible aplicación de la nanomedicina de las técnicas de imagen para el companion diagnostic, que permite guiar el tratamiento e incluso determinar el perfil molecular del paciente y así estratificar mejor aquellos pacientes que se van a beneficiar de una determinada terapia.

Un ejemplo de esta estrategia es la cirugía guiada por imagen mediante el empleo de nanosondas de pertecnetato de sodio que permiten identificar qué nódulos linfáticos están afectados y delimitar de manera más precisa el área que debe reseccionar el cirujano.

En cuanto a la aplicación de la nanomedicina para el tratamiento de enfermedades, es previsible que aquellas que más se beneficien en un futuro sean las mismas cuyo tratamiento se ve limitado actualmente por la presencia de barreras biológicas altamente lipofílicadas .

Estas barreras, como la barrera hematoencefálica, impiden el paso de fármacos dificultando el tratamiento de algunas patologías.

Por esto, se está llevando a cabo el diseño de nanopartículas que incorporan biomoléculas o materiales que favorezcan el paso a través de las barreras biológicas para el tratamiento de, por ejemplo, enfermedades del Sistema Nervioso Central.

Gracias a la capacidad de la nanomedicina de potenciar la efectividad de otras estrategias terapéuticas, es posible pensar en combinaciones altamente efectivas con, por ejemplo, las terapias avanzadas.

La terapia génica  permite corregir enfermedades poco frecuentes producto de alteraciones en el genoma mediante el empleo de ácidos nucleicos recombinantes.

            En este sentido, la nanomedicina jugará un rol relevante en la generación de nanopartículas que permitan el transporte de los medicamentos de terapia génica.

 Un ejemplo de ello, es el diseño reciente de nanopartículas liposomales que contienen ARN para el tratamiento de la amiloidosis.

Las herramientas de edición génica que se sirven principalmente de la tecnología CRISPR, permiten la corrección directamente sobre la molécula de ADN de errores o mutaciones.

En el futuro, se podrá diseñar nanopartículas que transporten de forma altamente efectiva tecnología CRISPR a la célula diana que lo requiera.

Otro ejemplo prometedor, incluye el uso de nanopartículas radiactivas administradas por vía intravenosa para atacar a los tumores.

Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (iCMAB) participan en un equipo internacional que ha desarrollado nanocápsulas de carbono que se activan con radiación para reducir la proliferación y crecimiento de los tumores cancerígenos.

Para intentar evitar los múltiples efectos secundarios de las terapias convencionales, el grupo de Química Médica del Instituto de Química Avanzada de Cataluña (IQAC-CSIC), ha puesto en marcha el Proyecto PhotoStem para desarrollar una nueva terapia contra el cáncer que combina dos elementos innovadores.

El primero de ellos, se dirige a obtener fármacos que se sólo se activen en la zona del tumor mediante una luz externa, evitando efectos no deseados en otros tejidos no tumorales del cuerpo, como sucede con la radioterapia convencional.

El segundo, busca que estos fármacos fotoactivables eliminen una población pequeña de células tumorales llamadas células madre tumorales (CSCs, por sus siglas en inglés), que son a menudo responsables de la resistencia a la quimioterapia convencional.

Estas células madre tumorales resisten al tratamiento y, al cabo de un tiempo, acaban regenerando el tumor, causando recaídas en los pacientes.

Estas aplicaciones pueden suponer un hito en la medicina personalizada ya que permitiría corregir in vivo determinadas patologías, potenciando las posibilidades de la terapia génica.

En el futuro de la nanomedicina, gracias a los avances tecnológicos, es posible prever la posibilidad del desarrollo de sistemas implantables de monitorización de parámetros biológicos que alerten sobre la presencia de enfermedades; o el diseño de avatares del cuerpo humano creados a partir de unas pocas células e información genética de cada individuo, contribuyendo a predecir y prevenir la aparición de enfermedades, sirviendo en el estudio de diversos fármacos para encontrar los mejores tratamientos.

También puede vislumbrarse el diseño de nanorobots autónomos fabricados por una combinación de nanoelectrónica y biomoléculas capaces de liberar de forma selectiva fármacos y realizar nanocirugía en tejidos dañados; u órganos artificiales desarrollados a partir de las células de cada individuo. Si bien estos desarrollos no han sido materializados, algunos estudios apuntan hacia estas tecnologías.

Fuentes:

*IMAGEN:https://eupharlaw.com/nanomedicina-y-nanofarmacos-la-ultima-frontera-biomedica-y-farmaceutica/ *Fundación Instituto Roche: https://institutoroche.es/static/pdfs/Informes_anticipando_2021_NANOMEDICINA_RGB.pdfCoordinador Ramón Martínez Máñez Catedrático de Química Inorgánica en el Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Departamento de Química, Universitat Politècnica de València. Director Científico del CIBER-BBN.

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