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

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https://www.cancer.gov/espanol/investigacion/progreso/instantaneas/

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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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