Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Facultad de Medicina
DHTIC
“Ensayo final”
Verano 2013
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Nanotecnología
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El desarrollo de la Biotecnología a la Medicina, permitirá
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En este documento podemos encontrar diversos puntos de vista acercade aportes
tecnológicos que se han logr...
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En los últimos años, la nanotecnología se ha convertido en uno de los más
importantes y excitantes campos de vanguardia ...
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Nanomedicina y su uso en el tratamiento del cáncer:
El cáncer es el resultado de la acumulación de múltiples alteracione...
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La identificación pasiva, por otra parte, toma ventaja de las dimensiones de las
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varias otras características que ha de modificarse para influir en última instancia
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Al unir anticuerpos, proteínas, péptidos u otros ligandos a su superficie, una
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Nanotecnología aplicada a la medicina

En este documento se encuentran dos usos principales de la nanomedicina como lo son el cáncer y aterosclerosis
Published on: Mar 3, 2016
Published in: Health & Medicine      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Nanotecnología aplicada a la medicina

  • 1. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Facultad de Medicina DHTIC “Ensayo final” Verano 2013 Nombre del Alumno: María del Rocío Fernández Morales Profesora: Lilian Gaona Osorio
  • 2. 1 Nanotecnología aplicada a la medicina junio 26 2013 El desarrollo de la Biotecnología a la Medicina, permitirá identificar los genes que intervienen en las enfermedades con más prevalencia y desarrollar fármacos que compensen la actividad de los genes alterados en cada patología. Las cuatro áreas de investigación sobre salud humana en las que la Biotecnología tiene un mayor impacto son las relativas a diagnóstico molecular y pronóstico de enfermedades; desarrollo de fármacos; terapia celular e ingeniería de tejidos y, por último, terapia génica y vacunas génicas. La diferencia aportada por la biotecnología moderna es que actualmente el hombre no sólo sabe cómo usar las células u organismos que le ofrece la naturaleza, sino que ha aprendido a modificarlos y manipularlos en función de sus necesidades. Usos y beneficios más comunes de la nanotecnología en Medicina
  • 3. 2 ÍNDICE DE CONTENIDO Introducción........................................................................................................................... 3 Desarrollo............................................................................................................................... 3 Nanomedicina, ¿Cómo funciona? ....................................................................................... 3 Nanomedicina y su uso en el tratamiento del Cáncer ....................................................5 Nanomedicina y su uso en el tratamiento de la aterosclerosis ..................................6 Conclusiones ........................................................................................................................ 10 Referencias........................................................................................................................... 10
  • 4. 3 Introducción: En este documento podemos encontrar diversos puntos de vista acercade aportes tecnológicos que se han logrado en la medicina, gracias a la nanotecnología, específicamente en enfermedades con alto índice de padecimiento en la población como lo son el cáncer y la aterosclerosis. ¿Cómo es que una ciencia tan relativamente nueva puede ayudar en padecimientos tan comunes? La respuesta aunque parece compleja es a veces tan sencilla como el tamaño de una nanopartícula. Al principio se exponen dos usos comunes, que parecieran muy diferentes, sin embargo poco a poco el lector podrá notar como es que estos temas están relacionados. Desarrollo: Nanomedicina, ¿Cómo funciona? La integración de la nanotecnología con la biología, trae como consecuencia el nacimiento de una nueva ciencia llamada nanobiotecnología, que tiene por campo de estudio dominante a la nanomedicina. Que tiene el objetivo de realizar un diagnóstico o pronóstico molecular más preciso, todo encaminado a la mejora de los procesos diagnósticos y terapéuticos, así como a la creación de nuevos fármacos dirigidos a la medicina personalizada. Utilizando estos enfoques en los sistemas biológicos podremos disponer de un mayor entendimiento en aquellos procesos de interés, logrando así diversas aplicaciones para la nanobiotecnología en combinación con las ciencias genómicas, proteómicas y farmacéuticas, siendo la nanomedicina el campo principalmente dominante de la nanobiotecnología. La nanobiotecnología aplica herramientas y procesos de la nano/micro fabricación para construir nanoestructuras y nanodispositivos a partir de materiales grandes.
  • 5. 4 En los últimos años, la nanotecnología se ha convertido en uno de los más importantes y excitantes campos de vanguardia que integran ciencias como la física, química, ingeniería y biología, y resulta promisoria en el sentido de que en un futuro cercano proporcionará muchos avances que cubrirán los logros tecnológicos en un amplio campo de aplicaciones. Actualmente, en la investigación médica a nivel molecular son las nanopartículas las herramientas de mayor uso, existiendo gran variedad de éstas, sin embargo, las más frecuentemente utilizadas para el diagnóstico molecular son las de oro, paramagnéticas y los inorgánicos, que pueden tener una capa orgánica para su estabilización en solución acuosa, éstas son de principal interés para el estudio de sus aplicaciones en el diagnóstico molecular. Las nanopartículas de oro, las paramagnéticas y los quantum dots, pueden ser empleadas para el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades, entre ellas las neoplásicas; los quantum dotsson los más prometedores. Los quantum dots muestran ser una aplicación relativamente madura de la nanotecnología, y dan lugar a una nueva clase de marcadores luminiscentes que superan las limitaciones de los marcadores orgánicos convencionales. Ahora bien para entender el uso de los quantum dots es necesario mencionar que sus características se dan debido a sus dimensiones espaciales y que están hechos por materiales semiconductores. El uso de los quantum dots hace posible una ultrasensible detección sin una amplificación por reacción en cadena de la polimerasa, como lo mencionan Chun- Yang y colaboradores, al haber demostrado que es posible una detección rápida y sensible de ácidos nucleicos, donde se utilizan cadenas simples de ADN o ARN biotiniladas complementarias a la cadena de interés y posteriormente conjugadas con quantum dots.
  • 6. 5 Nanomedicina y su uso en el tratamiento del cáncer: El cáncer es el resultado de la acumulación de múltiples alteraciones en genes que regulan el crecimiento celular, dichas alteraciones en los genes traen consigo alteraciones morfológicas y metabólicas en las células que las presentan, y debido a que muchas de estas alteraciones son extremadamente críticas e irreversibles, se considera de gran importancia la identificación de las mismas. Actualmente el diagnóstico de cáncer se hace por imágenes por resonancia o rayos X. Sin embargo algunas veces esas técnicas no son suficientemente sensibles para detectar diferentes tipos de cáncer o incluso etapas precursoras del mismo Estudios recientes han demostrado que estas nanoherramientas pueden ser usadas en una amplia variedad de aplicaciones en el área oncológica, que van desde la detección de apoptosis (muerte celular programada) hasta la imagen por resonancia magnética, mapeo de ganglios linfáticos o incluso la remoción fototermal de los tumores. Visto por otro lado, estas nanopartículas nos permiten también observar rutas de señalización celular, así como interacciones célula- célula en los tumores, angiogénesis tumoral y hasta la capacidad de encontrar células metastáticas en cualquier parte del cuerpo. Por otra parte, en la identificación de tumores por nanopartículas se han utilizado dos modalidades: la identificación activa y pasiva. La identificación activa consiste en la unión de ligandos o biomoléculas a las nanopartículas, dichas biomoléculas son tumor-específicas, lo cual quiere decir que solo se unirán a las células tumorales, pues generalmente se utilizan anticuerpos específicos que localizan proteínas de membrana. También pueden utilizarse fragmentos de ADN o ARN conocidos que identifiquen la presencia de genes mutados o ARN mensajeros de alguna proteína de interés, lo cual hace posible también la identificación espacial de una sola molécula con precisión nanométrica.
  • 7. 6 La identificación pasiva, por otra parte, toma ventaja de las dimensiones de las partículas y de las propiedades únicas de la vascularización tumoral, ya que los vasos sanguíneos tumorales son distintos de los vasos sanguíneos normales, también es destacable que estos tienen poros mucho más amplios lo que deja pasar fácilmente las nanopartículas y logran una acumulación en los tumores. Otro uso destacable es en la terapia fotodinámica, en la cual se usa un fotosensibilizador, que usualmente es un pigmento porfirínico que localiza preferencialmente un tejido, esta molécula es expuesta a luz visible y debido a sus características genera radicales libres, los cuales son realmente citotóxicos y generan la muerte de las células y el tejido objetivo. Esta terapia fotodinámica ya está siendo usada en algunos tipos de cáncer y ciertas enfermedades de piel, sin embargo promete ser un tratamiento altamente eficaz para la destrucción de los tumores cancerígenos evitando así su proliferación y logrando poco a poco una recuperación del paciente, tomando en cuenta que debe ser altamente específica debido a sus propiedades citotóxicas y es importante que su uso sea restringido a médicos realmente capacitados para dar dicho tratamiento. Nanomedicina y su uso en el tratamiento de la aterosclerosis: Aunque originalmente el dominio de la nanotecnología era sobre la terapia contra el cáncer, los avances recientes han puesto de manifiesto el considerable potencial de la nanomedicina en el diagnóstico y el tratamiento de la aterosclerosis, no se descarta el uso de la misma a otras enfermedades. La fabricación de nanopartículas puede ser controlada con precisión, lo que permite que pueda variar su tamaño y forma, carga superficial, la estabilidad y
  • 8. 7 varias otras características que ha de modificarse para influir en última instancia comportamiento de las partículas in vivo. Por otra parte, las nanopartículas presentan una superficie alta en relación al volumen, lo que permite el revestimiento de la superficie a ser explotado para la derivatización con una variedad de moléculas. Esto es de interés excepcional para interacciones superficiales y también facilita la multifuncionalidad y funcionalización para aplicaciones específicas. Además de su uso terapéutico, las nanopartículas pueden ser incorporados o etiquetados con pequeñas moléculas, iones, metales quelados o nanocristales para permitir su detección mediante formación de imágenes de diagnóstico. La nanomedicina ha experimentado un tremendo crecimiento y la extensión más allá de las aplicaciones oncológicas en el siglo XX. Las estrategias de focalización para la aterosclerosis pueden describirse y relacionarse con las lecciones aprendidas de la localización tumoral. La aterosclerosis sigue siendo la principal causa de morbilidad y mortalidad en el campo de la enfermedad cardiovascular, y representa una carga económica sustancial.Puede causar complicaciones clínicas como la angina de pecho, isquemia, insuficiencia renal e hipertensión. Sin embargo, las complicaciones más graves surgen de la ruptura de placas ateroscleróticas en las arterias coronarias, que representan el 70% de los infartos agudos de miocardio fatales y / o muertes coronarias repentinas, y ruptura de placa en las arterias carótidas, que causa el accidente cerebrovascular isquémico. La acumulación de una placa aterosclerótica comienza a las zonas propensas a las lesiones, en las grandes y medianas arterias en dónde el endotelio es disfuncional, inducida por factores de riesgo cardiovascular como el tabaquismo crónico, hipertensión arterial y la hipercolesterolemia crónica. El endotelio disfuncional es un factor fisiopatológico crucial en la aterosclerosis, causando
  • 9. 8 aumento de la permeabilidad de macromoléculas tales como lipoproteínas, aumento de la expresión de moléculas quimiotácticas y moléculas de adhesión. Lesiones ateroscleróticas avanzadas eventualmente pueden contener un gran volumen de lípidos y células necróticas. En los vasos normales se suministran nutrientes al componente exterior de la pared del vaso, y los nutrientes que van a la pared íntima se suministran por difusión desde el lumen. Como se desarrolla la placa aterosclerótica, la íntima se vuelve más gruesa y, una vez que la distancia entre las capas profundas de la íntima y la superficie luminal supera el umbral de la difusión de oxígeno, se produce hipoxia local. Esto induce neovascularización como un mecanismo de defensa compensatoria para restablecer el suministro de nutrientes a la pared del vaso. Las placas ateroscleróticas se pueden romper como resultado de la ruptura de la capa fibrosa que cubre el núcleo de lípidos a través de los procesos inflamatorios, que por lo tanto pueden conducir a oclusiones trombóticas. Las lesiones que son más susceptibles a la ruptura se caracterizan por una inflamación activa, tapas delgadas fibrosas con grandes núcleos de lípidos, de denudación endotelial con agregación plaquetaria superficial, placas fisuradas o estenosis luminal inferior o igual a 90%. Los procesos descritos anteriormente y sus eventos moleculares y celulares que se acompañan crean numerosas oportunidades para dirigir la placa aterosclerótica usando nanopartículas. Curiosamente, muchos de estos procesos también se producen en el cáncer ya que la mayoría de ellos están relacionados con la inflamación, incluyendo la neovascularización inducida por hipoxia, la disfunción endotelial, la permeabilidad de la microvasculatura y la regulación al alza de moléculas de adhesión para facilitar el reclutamiento de células.
  • 10. 9 Al unir anticuerpos, proteínas, péptidos u otros ligandos a su superficie, una nanopartícula puede ser dirigida a los receptores individuales o múltiples que se expresan en la superficie de (o dentro de) un tumor o una placa aterosclerótica. Las propiedades fisicoquímicas de las nanopartículas determinarán en gran parte su biodistribución, aunque la presencia de ligandos puede mejorar sustancialmente la captación intracelular, que puede aumentar la actividad terapéutica. Aunque esta es una forma de focalización activa, la acumulación de nanopartículas (en el sitio enfermo) depende principalmente de la permeabilidad vascular y como la nanopartícula debe primero extravasarse desde la circulación. La acumulación específica de nanopartículas también se puede lograr a través de focalización inherente de nanopartículas naturales. Las lipoproteínas, incluyendo las lipoproteínas de alta densidad (HDL) y el colesterol LDL, interactúan con las placas a través de un conducto natural. La explotación o imitación de esta afinidad hacia la placa inherente de las lipoproteínas ha demostrado ser un enfoque poderoso para la orientación de placas efectivamente. Además de los métodos de selección descritos anteriormente, la formación de un coágulo de sangre en una arteria permite a un trombo ser objetivo del uso de nanopartículas. Los trombos son de fácil acceso y expresan una gran variedad de componentes celulares y moleculares. Al relacionar estos principios dirigidos al cáncer, hay una diferencia considerable; cáncer es comúnmente una enfermedad focal, mientras que la aterosclerosis es una enfermedad vascular sistémica que se desarrolla en varios lugares en todo el cuerpo al mismo tiempo. Esto motiva aún más el desarrollo de agentes específicos que se dirigen de manera eficiente las lesiones ateroscleróticas después de su administración intravenosa. El desarrollo de agentes de nanopartículas para la detección y tratamiento de la enfermedad aterosclerótica continuará evolucionando a medida que la comprensión de la patogénesis molecular de la enfermedad avanza agentes de
  • 11. 10 nanopartículas representan una alternativa potente a los agentes de molécula pequeña debido a su biodisponibilidad mejorada y la capacidad para dirigirse específicamente a los procesos. Conclusiones: Como se demostró en este ensayo el uso de las nanotecnología para dar solución a padecimientos tan comunes como la aterosclerosis y el cáncer se da gracias a un diagnóstico certero desde la focalización del problema a través de nanopartículasque sirven como marcadores y por supuesto que actúan como sustancias citotóxicas que ayudan a destruir el tumor o placa aterosclerótica. Sin embargo es importante poner a consideración las consecuencias que se pueden llegar a dar en dicho caso con el desarrollo y uso común de estos tratamientos. Referencias: Romero-Morelos, P., Peralta-Rodríguez, R., Mendoza-Rodríguez, M., Valdivia- Flores, A., Marrero-Rodríguez, D., Paniagua-García, L., &... Salcedo-Vargas, M. (2011). La nanotecnología en apoyo a la investigación del cáncer. (Spanish). Revista Médica Del IMSS, 49(6), 621-630. Yallapu, M. M., Jaggi, M., &Chauhan, S. C. (2012). Curcuminnanoformulations: a future nanomedicine for cancer. DrugDiscoveryToday, 17(1/2), 71-80. doi:10.1016/j.drudis.2011.09.009 Lobatto, M. E., Fuster, V., Fayad, Z. A., & Mulder, W. M. (2011). Perspectives and opportunities for nanomedicine in the management of atherosclerosis.NatureReviewsDrugDiscovery, 10(11), 835-852.

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