Nanotecnologia medica by Rodri Torres

AÑO 2015 VOLUMEN 1 NÚMERO 1 MAYO-JUNIO

NANOTÉCNOLOGIA MÉDICA

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EDITORIAL La base de una sociedad esta basada en el conocimiento de quienes la conforman, de tal forma que si un comportamiento o acción son vistos de mala manera este tenderá a no ser publico, por lo contrario cuando se difunde cada integrante comienza a ser parte de esta. La sociedad médica no es excenta de este comportamiento, el continuo avance tecnológico y científico permite adentrarse mas en el cuerpo humano de tal manera que el empleo de estas en el diagnostico, tratamiento y seguimiento de los pacientes. Empero es importante hacer del conocmiento público de manera frecuente y confiable las nuevas tendencias y avances ya mencionados a todo personal médico y de salud, es por ello que se busca la constante publicación de articulos de interes tanto de actualización como publicación medica vigente y que de hecho esta información pueda ser herramienta del personal de salud a nivel nacional y permitir un optimo abordaje de cada caso clínico. Toda la información disponible, ademas de herramientas visuales que ayuden al mejor entendimiento y una interfaz de facil acceso ademas contacto para el mejoramiento y renovación de las punlicaciones aqui realizadas. nanotecnologiamed@trppublicaciones.com Tel.58324442 01800 4504 0494

CONTENIDO NANOCIENCIA Y TECNOLOGIA 3 NANOTECNOLOGIA EN EL DIAGNOSTICO Y TRATAMIENTO MEDICO 7 LA NANOTECNOLOGIA APLICADA A LA OFTALMOLOGIA 13 NANOTECNOLOGIA MEDICINA Y CIRUGIA MÍNIMAMENTE INVASIVA 19

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Nanociencia y nanotecnología Héctor Hugo Cerecedo Núñez, Ester Elena Hernández Vázquez y Patricia Padilla Sosa

La necesidad de crear nuevas tecnologías ha llevado al hombre a explorar diversos escenarios de la naturaleza para obtener los beneficios de la supervivencia. Hoy en día la tecnología ha avanzado mucho y encontramos máquinas que a su vez construyen otras máquinas de menor tamaño, para lo cual es necesario estudiar materiales, técnicas de construcción y el problema de construir máquinas microscópicas. Muchos de los avances científicos empiezan como una simple fantasía, y el hombre ha podido concretar muchas de estas fantasías. Ejemplos de lo anterior son la exploración del espacio, la inmersión a profundidades inimaginables o la construcción de edificios colosales, capaces de soportar terribles terremotos o los vientos más impetuosos. La mayoría de las cosas que tenemos a la mano, o que nos parecen muy familiares, han surgido de la necesidad de resolver ciertas carencias de la naturaleza humana. En algunos casos, algunos insectos pueden comunicarse entre sí a más de cien metros de distancia, cargar cincuenta veces su peso o construir imperios de geometrías casi perfectas. ¿Cómo competir contra eso? Si bien no podemos cargar ni

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cuatro veces nuestro propio peso, podemos desarrollar el conocimiento y la tecnología que nos permitan crear o modificar nuestro medio, y así sobrevivir en este planeta. En la ciencia, el estudio de cosas a escala nanométrica (1/1,000,000,000 m) se ha traducido en teorías desde principios del siglo XX, así como en resultados experimentales, pero entonces no se tenía el concepto como hoy lo conocemos; a pesar de ello, en años recientes se habla de la nanociencia y nanotecnología como algo nuevo. En efecto, desde hace mucho tiempo se dispone de teorías que predicen algunos fenómenos de la naturaleza en órdenes más pequeños (pico-, femto-, ato-). El estudio de objetos muy pequeños no es entonces nuevo: los griegos ya tenían el concepto de átomo, pero no fue sino hasta el siglo XIX que se demostró su existencia. El problema no parece ser de escalas sino de tecnología; es por ello que ahora está muy en boga la nanotecnología, ya que es posible contar con algunos elementos de ese orden de magnitud, lo que hasta hace algunos años era imposible.

La nanoescala En nuestros días se escucha hablar de la nanociencia y nanotecnología, ¿pero qué tiene de especial hablar de ello? Tabla 1. Escalas de un metro a un nanómetro. Notación Fracción de metros Notación científica (en metros) Metro 1 m 1/1 1x100 Centímetro 1 cm 1/100 1x10–2 Milímetro 1 mm 1/1,000 1x10–-3 Micrómetro 1 _m 1/1,000,000 1x10–6 Nanómetro 1 nm 1/1,000,000,000 1x10–9 De acuerdo a la tabla anterior, aquí hablaremos de objetos a una escala nanométrica, es decir, de 1 x 10–9 de metro. Cuando escribimos en una pizarra con un gis, los residuos de éste son del orden de micras (esto es, 10–6 metros), o sea, mil veces mayores que un objeto a escala nano. La figura 1 nos da una idea de la relación de la escala nano con respecto del metro y otras escalas. Por otra parte, ¿cuándo podemos decir si “algo” es tecnología o ciencia? Tomando el significado más simple de ciencia, podemos decir que es un conocimiento sobre una materia, y una tecnología es cuando aplicamos ese conocimiento para crear “algo”. Además, no debemos confundir microtecnología y nanotecnología ya que implican escalas distintas. Mientras que la primera se basa en elementos por arriba de los 100 nanómetros, los desarrollos

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nanotecnológicos se ubican por debajo de ese nivel. El estudio de la nanoescala ¿Dónde comenzamos el estudio de la nanociencia y la nanotecnología? En las ciencias básicas el estudio de los objetos a escala micro-, nano- e incluso a escalas más pequeñas ha estado siempre presente. En la física, algunos fenómenos de mecánica cuántica, termodinámica, física nuclear y hasta mecánica clásica se puede observar el comportamiento de sistemas o fenómenos a esta escala. En la física cuántica hay una serie de teorías que describen el comportamiento de átomos individuales y otras pequeñas partículas que conforman átomos. El comportamiento de los átomos, conforme a la física cuántica, define nuestra intuición de entendimiento del mundo. Por ejemplo, en una escala muy pequeña, las partículas subatómicas pueden estallar de manera aleatoria y salir de la existencia física. A veces reaparecen como partículas, pero a veces lo hacen como ondas de energía. Otro extraño aspecto de la física cuántica es que nada existe hasta que es observado. Pero los objetos a nanoescala no se verán regidos completamente por la física cuántica, sino también por las leyes de la física clásica. Los científicos han descrito estas características como una mesoescala, es decir, que las leyes físicas clásicas y las cuánticas se ven mezcladas.

En la física, se puede iniciar el estudio de las nanoestructuras por medio de la física molecular, la física atómica, la física cuántica o la física de materiales, entre otros.

día se mejoran o surgen otras nuevas. Por ello es muy difícil identificar todas ellas. Como ejemplo, mencionaremos brevemente algunas de esas estructuras. Nanotubos

Actualmente, la ciencia es más multidisciplinaria que nunca, y por ello han surgido términos que entrelazan a dos o más áreas de la misma, y así se tiene un análisis más específico de los fenómenos. Áreas como la física de materiales, la bioquímica o la química molecular, por mencionar algunas, han sido de gran ayuda en el campo de la nanociencia. Nanoestructuras Con la nanotecnología, el reordenamiento de los átomos en un arreglo nos puede llevar a crear otros materiales; por ejemplo, tomando la mina de un lapicero y reordenando sus átomos de carbono, podemos hacer un diamante. No solo se pretende reestructurar materiales, sino también crear nuevas estructuras con características específicas, con la finalidad de hacer mejoras en las áreas de construcción, almacenamiento de datos o disminución de espacio. Hoy existen diferentes tipos de estructuras que se fabrican a escala nanométrica; por el momento, estas estructuras suelen tener una geometría básica, siendo las más usuales los nanotubos, nanohilos, nanoesferas, nanocristales y nanoconos, entre otros. La mayoría de esas nanoestructuras aún se encuentra en una etapa de investigación y desarrollo, pero día con

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Un nanotubo puede consistir de un tubo de grafito o de un número concentrado de tubos, llamados multiparedes de nanotubos. Los nanotubos son tubos geométricamente cilíndricos del orden de unos cuantos nanómetros. Los nanotubos de carbono presentan la interesante propiedad de que pueden ser metálicos o semiconductores, según el diámetro y características básicas de su estructura. Nanohilos o nanoalambres (nanorods) Son nanoestructuras que tienen forma de varas largas, con un diámetro de nanoescala y una longitud de dimensiones mucho más grande. Los nanohilos son otro término para los nanoalambres, especialmente nanoalambres que pueden conducir electricidad. Por ejemplo, un nanotubo de pared simple puede tener un diámetro de 2 nm y una longitud de 100 μm, lo que podría considerarse como una estructura unidimensional llamada nanoalambre. Nanocristales Son un tipo de cristales que pueden ayudar a manipular señales de luz para guiarla adonde sea requerida. Estos cristales no son completamente nuevos, pues ya se usaban para dar un color

En la física, se puede iniciar el estudio de las nanoestructuras por medio de la física molecular, la física atómica, la física cuántica o la física de materiales, entre otros.

día se mejoran o surgen otras nuevas. Por ello es muy difícil identificar todas ellas. Como ejemplo, mencionaremos brevemente algunas de esas estructuras BIBLIOGRAFIA

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Nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médico*

DIANNEY CLAVIJO GRIMALDI1 GRÉGORY ALFONSO GARCÍA2 CIRO ALFONSO CASADIEGO3

RESUMEN Cada día se hace más evidente la necesidad de investigar la utilización de nanomateriales enlo s diferentes campos de la medicina, tanto en el diagnóstico temprano de diversas enfermedades, como en su utilidad como acarreadores y liberadores de medicamentos, en el recubrimiento de dispositivos de uso clínico, en el control de infecciones y su posible intervención en terapia génica. Éstas y futuras aplicaciones, así como los efectos debidos a su utilización, justifican profundizar en el papel de la nanotecnología en la actividad médica.

ABSTRACT Every day it becomes more evident the need for research on the use of nanomaterials in various fields of medicine, both in the early diagnosis of various diseases, such as its usefulness of drugsde livery systems, coating devices for clinical use, infection control and their possible involvement in gene therapy. These and future applications, as well as its effects due to their use, further justify the role of nanotechnology in medical activity.

* La presente revisión fue presentada en el II Simposio Nacional en Nanotecnología: Nano Forum Colombia, 2007. 1 Docente. Departamento de Morfología. Facultad de Medicina. Universidad Nacional de Colombia. Docente experto fisiología. Facultad de Medicina y Facultad de Enfermería, e Instituto de Investigación Unisánitas. 2 Docente facilitador. Docente experto genética, bioquímica y biología celular y molecular. Facultad de Medicina e Instituto de Investigación. Unisánitas. Docente. Laboratorio de Inmunología Clínica. FacultaD de Ciencias. Pontificia Universidad Javeriana. 3 Docente experto morfología. Facultad de Medicina y Facultad de Enfermería, e Instituto de Investigación. Unisánitas. Docente Departamento de Morfología. Facultad de Medicina. Universidad Nacional de Colombia.

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Algunos de los nanosistemas con claras aplicaciones biológicas y médicas se incluyen en la tabla 1[5-24]. Estos nanosistemas, así como otros no mencionados, permiten el desarrollo de novedosas, promisorias y fascinantes posibilidades de la nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médicos. Las siguientes son algunas de ellas. son:  Diagnóstico temprano. Los nanodispositivos utilizados como agentes de contraste en la imaginología médica (especialmente, en resonancia magnética, ecografía y tomografía) tienen claras ventajas sobre los agentes tradicionales en cuanto a mejor dispersión óptica, incremento de la biocompatibilidad, disminución en la probabilidad de desnaturalización y, especialmente, su capacidad de unirse a ligandos, lo cual los convierte en dispositivos con múltiples funciones que se unen a las células blanco, permiten la imagen para el diagnóstico y acarrean medicamentos, permitiendo un tratamiento específico y eficiente. Merecen mención especial los avances en el uso de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro para mejorar la sensibilidad de la resonancia magnética en el diagnóstico de lesiones metastásicas. La detección adecuada de siembras tumorales en los ganglios linfáticos, no sólo reduce el tiempo y las complicaciones quirúrgicas para el paciente, sino que es esencial para determinar el tratamiento a seguir[23,24].

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• Diagnóstico y manejo de enfermedades cardiovasculares. La enfermedad cardiovascular y sus consecuencias (enfermedad coronaria, infarto del miocardio, accidente cerebrovascular) ocupan en nuestro país los primeros lugares de morbilidad y mortalidad por causas no relacionadas con la violencia. • Diagnóstico y manejo de enfermedades cardiovasculares. La enfermedad cardiovascular y sus consecuencias (enfermedad coronaria, infarto del miocardio, accidente cerebrovascular) ocupan en nuestro país los primeros lugares de morbilidad y mortalidad por causas no relacionadas con la violencia.

En el caso de los pacientes cuyo diagnóstico se hace cuando ya se presentaisquemia miocárdica (insuficiencia en el riego sanguíneo que puede llevar a infarto), además de permitir la imagen del territorio isquémico, la nanopartícula podría incorporar genes de factores de crecimiento que serían incorporados por la maquinaria genética de la célula miocárdica para que ella misma produzca proteínas “teraterapéuticas” (fenómenos de transfección y transducción génica) [25,26].

Control del sangrado. La nanotecnología parece abrir una posibilidad interesante frente a los métodos tradicionales de hemostasia (por ejemplo, mediante presión, cauterización, utilización de fármacos, etc.) que generalmente requieren condiciones específicas y no sólo ocluyen el vaso comprometido (vasoconstricción) sino los de tejidos adyacentes, afectando el suminis391 Univ. Méd. Bogotá (Colombia), 49 (3): 388-398, julio-septiembre de 2008 tro de oxígeno y nutrientes a las células sanas. Se han ensayado soluciones nanohemostáticas que disminuyen notablemente el tiempo de sangrado, preservan la integridad de las células vecinas y permiten que sus componentes básicos (generalmente, aminoácidos) sean utilizados como m a t e r i a p r i m a e n e l p ro c e s o d e regeneración[17,28]. • Disminución de posibles complicaciones al utilizar stents. En los pacientes con obstrucción de las vías biliares se hace necesario colocar un stent que restaure el flujo normal de bilis. En muchos casos, este dispositivo se obstruye con barro biliar y es colonizado por bacterias, lo cual hace que necesite colocar uno nuevo.

Para los stents coronarios, alternativa terapéutica ante la cirugía de bypass en pacientes seleccionados, se encuentran en proceso de investigación las cubiertas nanotexturizadas que promueven la adherencia al stent en las células musculares lisas y endoteliales, lo cual disminuye los riesgos de una nueva estenosis y de trombosis[30].  Nanocirugía. El progreso de la nanotecnología ha permitido el desarrollo de herramientas para practicar “intervenciones quirúrgicas” a nivel celular e, incluso, molecular: sistemas láser, nanojeringas, anopinzas, nanoalambres y diversos dispositivos para manipulación electrocinética. Los sistemas láser, por ejemplo, introducidos en medicina hace cerca de 40 años para intervenciones a nivel macroscópico, se utilizan en pulsos de algunos nanojulios (nanojoules) durante femtosegundo (1 femtosegundo=10-15 segundos) para la manipulación de células individuales u organelos subcelulares como componentes del citoesqueleto, mitocondrias, disección de cromosomas para inactivación de regiones genómicas específicas, así como transfección de ADN sin destruir la estructura celular, utilizando perforaciones transitorias en la membrana plasmática[31].

Los estudios in vitro demuestran que su recubrimiento con nanoemulsiones superhidrófobas disminuye notablemente ambas complicaciones[29].

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Interferencia en la actividad celular. La transcripción es el proceso por medio del cual la información contenida en una secuencia de nucleótidos del ADN es transferida a una secuencia de ARN. A pesar de los avances, existen muchos interrogantes en relación con las moléculas específicas involucradas en la regulación de la expresión genética; por ejemplo, en las enfermedades existe la controversia de si los cambios en la expresión génica son causa o consecuencia de las alteraciones moleculares[32]. 

La interferencia de ARN es un mecanismo por el cual pequeños ARNA no codificantes silencian la expresión de genes específicos. El desafío en la terapia basada en interferencia de ARN es activar selectiva y eficientemente el silenciamiento génico[33]. La introducción de siARN (ARN pequeños de interferencia) para producir el silenciamiento de ARNm (ARN mensajeros) que debían traducirse para formar proteínas específicas, ha producido un gran impacto en el tratamiento futuro de varias nfermedades de muy difícil manejo, entre ellas el cáncer, la esclerosis lateral miotrófica, la ateroesclerosis grave, la distrofia muscular de Duchenne y la degeneración macular de la retina.

Los silenciadores (siARN) pueden ser administrados por vía intravenosa, pero su llegada a la célula blanco no es fácil debido a los mecanismos de inmunidad innata que destruyen los siARN circulantes y evitan que entren a las células. La posibilidad de unir siARN a nanopartículas diseñadas para “no ser vistas”, es decir, que no sean detectadas por estos mecanismos de ontrol y para ligarse specíficamente a un tipo celular (por ejemplo, una célula cancerosa), haría que el tratamiento fuese selectivo, evitando la inhibición o influencia en otros genes que comparten homología parcial y no son el blanco original (efecto offtarged)[33- 35]. Los ensayos en ratones, en los cuales se utilizaron nanopartículas multifuncionales con múltiples funciones, de 25 a 40 nm de diámetro, a las que se incorporó ácido fólico, una partícula de reconocimiento específico y siARN como agente antineoplásico, demostraron la presencia de un bloqueo completo del crecimiento tumoral, lo cual se considera bastante promisorio no sólo para el tratamiento del cáncer sino también de infecciones como la hepatitis y el sida[36]. • Control de infecciones. Las nanoemulsiones pueden utilizarse como medio para la administración de vacunas por vía mucosa (por ejemplo, nasal u ocular) sin necesidad de ser almacenadas en frío, lo cual es ventajoso en áreas rurales,

ANEXOS

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La Nanotecnología Aplicada a la Oftalmología

García-Alcolea, Eglis E. Facultad Cubana de Oftalmología. FOCSA. Ciudad de La Habana. Cuba. Departamento de Cirugía Experimental Oftálmica. Mail:

RESUMEN La Nanotecnología es la ciencia que estudia la manipulación de los átomos estableciendo distintas configuraciones y haciéndolos reaccionar para formar compuestos moleculares con propiedades y funciones preestablecidas. La Nanomedicina es una de sus ramas que permitirá la posibilidad de curar enfermedades desde dentro del cuerpo y al nivel celular o molecular. Se realizó una revisión bibliográfica para exponer las aplicaciones de la Nanotecnología en la oftalmología. Para ello se tuvo en cuenta la literatura disponible sobre el tema, durante el período septiembre a diciembre de 2008. Palabras Clave: Nanociencia; Nanotecnología; Nanomedicina; Nanooftalmología. ABSTRACT Nanotechnology is a science who studies atoms' manipulation establishing different configurations and provoking reactions between them to form molecular composts with preestablished properties and functions. Nanomedicine is one of its branches who will allow possibilities to cure diseases from our body and also in cell or molecular level. A bibliography review was made to expose Nanotechnology application in ophthalmology taking into consideration, for this research work, available bibliography from September to December 2008. Key Words: Nanoscience; Nanotechnology; Nanomedicine; Nanoophthalmology. INTRODUCCIÓN Con respecto a qué es la Nanotecnología, es necesario aclarar primero el significado del prefijo "nano": éste hace referencia a la milmillonésima parte de un metro (o de cualquier otra unidad de medida). 1 Para hacerse idea de a qué escala se refiere, se debe pensar que un átomo es la quinta parte de esa medida, es decir, cinco átomos puestos en línea suman un nanometro. Bien, pues todos los materiales, dispositivos, instrumental, etc., que entren en esa escala, desde 5 a 50 ó 100 átomos es lo que se llama Nanotecnología. Existen otras definiciones de ella 2, 5, pero la mejor que hemos encontrado es esta: la Nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, así como la explotación de sus fenómenos y propiedades.

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Nos interesa, más que su concepto, lo complejos sobre esta técnica aplicada a que representa potencialmente dentro nuestra especialidad. DESARROLLO del conjunto de investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es Nanociencia, Nanotecnología y Nanomedicina: crear nuevas estructuras y productos La Nanociencia es un área emergente de que tendrían un gran impacto en la la ciencia que se ocupa del estudio de los medicina. 2, 3 materiales de muy pequeñas dimensioEl padre de la "Nanociencia" es considerado Richard Feyman, premio nes. 1, 3, 5 • El significado del prefijo "nano" es una Nóbel de Física hacia 1959, quién propuso fabricar productos en base a un dimensión: 10 elevado a -9. reordenamiento de átomos y moléculas y • Esto es: 1 nanometro = 0,000000001 escribió un artículo que analizaba cómo metros. los ordenadores trabajando con átomos • Es decir, un nanometro es la mil millonésima parte de un metro, o la individuales podrían consumir millonésima parte de un milímetro. poquísima energía y conseguir También: 1 milímetro = 1.000.000 velocidades asombrosas. 2, 5 nanometros. 1 Hoy día, este campo científico está Otra definición de Nanociencia es: orientado a la ciencia molecular que aquella que se ocupa del estudio de los hace posible diseñar microchips objetos cuyo tamaño es desde cientos a electrónicos capaces de identificar en sólo ocho minutos, al colocar una gota décimas de nanometros. 3 de sangre, las enfermedades que padeció La Nanotecnología es la ciencia que la familia del paciente y a cuáles puede estudia la ubicación y diseño exacto de átomos, es decir, permite manipular los ser propenso, así como el diseño de modernos fármacos capaces de atacar el átomos cáncer a nivel atómico sin causar daño a Nanotecnología Aplicada a Oftalmología García-Alcolea, Eglis E. 89 las células sanas. 1, 2 uno a uno para formar distintas Por lo anteriormente expuesto, está claro que el alcance de la Nanomedicina configuraciones y hacerlos reaccionar sobre la integridad humana permitirá para formar compuestos moleculares con propiedades y funciones preestablecidas. no sólo preservar el estado de salud Estas nuevas estructuras con precisión ideal, sino que, intervendrá directamente sobre la terapia de patologías, elatómica, tales como nanotubos de proceso de envejecimiento y la mejora carbón, o pequeños instrumentos para el interior del cuerpo humano pueden de las funciones biológicas humanas introducirnos en una nueva era. Los naturales. avances nanotecnológicos protagonizarán Por lo interesante del tema y lo poco conocido por profesionales de la salud, de esta forma la sociedad del conocimiento con multitud de desarrollos se decidió realizar este trabajo, para y una gran repercusión en su instruexponer las aplicaciones de la Nanotecnología en la oftalmología y en mentación empresarial y social. 2, 4, 6, 7 un futuro poder realizar estudios más

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Bases teóricas de la Nanotecnología: El cuerpo humano está formado por tejidos, los tejidos por células, las células por moléculas, mayores o menores, y éstas, por átomos... Al llegar a nivel atómico es cuando se puede empezar a hablar de nano escala. 4 Son las moléculas las que trabajan en las células, y es sabido en medicina que los cambios moleculares en las células originan muchas enfermedades. Por eso hay que utilizar moléculas concretas para luchar contra ellas. A esas moléculas se les llaman medicamentos. Pero aunque las moléculas se miden a escala nanométrica, son grandes zonas del cuerpo las que hay que poner bajo su influencia, ya que no se puede trabajar de forma más localizada. Es decir, hoy en día, se aplican "macro soluciones” generalizadas a los "nano problemas" localizados. El ejemplo del cáncer es muy significativo. La enfermedad es fruto de un crecimiento anormal de los tejidos, y, aunque el problema se puede entender a escala nanométrica, las medidas que se toman son macroscópicas; se extirpan los tejidos dañados, o se aplica quimioterapia y radioterapia. Estas dos últimas técnicas, sin embargo, afectan todo el organismo. 12 En la medicina actual, hay una tendencia a utilizar instrumentos más pequeños y técnicas más localizadas: crear nano robots que trabajen de modo localizado.

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1- Cirugía con LASER Los electrones de un átomo describen órbitas redondas alrededor de su núcleo central y pueden ser estimulados por un rayo de luz incidente. Los electrones así excitados pasan a un nivel de energético superior y describen una órbita elíptica, pero ellos tienen que expulsar esta energía para poder regresar a su órbita redonda inicial y lo hacen en forma de luz, es decir, emitiendo un fotón. Este proceso se puede repetir en muchos otros átomos, generando un fotón idéntico cada vez, cada uno de éstos puede originar nuevas estimulaciones dando lugar a toda una corriente de fotones viajando en serie. La luz así obtenida se denomina LASER. La palabra LASER procede del acrónimo en inglés Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation que significa en español: luz amplificada por la emisión estimulada de una radiación. Fotoablación____________________ La energía que contienen los fotones ultravioletas (λ= 180 a 380 nm) puede ser suficiente para romper los enlaces entre átomos que comparten electrones y "evaporar" el tejido sobre el cual actúan sin daño térmico alguno a los tejidos vecinos. El LASER de excímeros de Argón-Flúor (ArF) es el más utilizado de este grupo en oftalmología. Este tipo específico de LASER es absorbido por la córnea y permite tallarla para modificar su poder refractivo. Por ello se utiliza en cirugía refractiva para corregir miopía, hipermetropía y astigmatismo.

2- Retinas artificiales Se han completado las primeras intervenciones quirúrgicas bajo las que se han implantado retinas artificiales para ayudar a pacientes con diversos grados de ceguera. 2, 3, 19 La restauración visual en muchas personas ciegas está cada vez más cerca gracias a los pioneros trabajos de científicos como Alan Chow, Gholam Peyman y José Pulido. 20-23 Chow y su hermano Vincent han inventado la llamada Retina Artificial de Silicio (ASRTM), un microchip que mide menos de una décima de pulgada y que es menos grueso que un cabello humano. El ASRTM contiene 3.500 células solares microscópicas que convierten la luz en impulsos eléctricos. El propósito de este chip es reemplazar las células sensibles a la luz, los fotorreceptores naturales, que se han dañado en muchas personas ciegas. 22 De momento, los especialistas están evaluando sólo la seguridad y efectividad del chip, colocando una versión reducida de éste en un lateral de la retina. Las operaciones se realizan con éxito y se espera que los pacientes recuperen algo de visión en la zona afectada. 23 Las incisiones practicadas en la esclera no han sido mayores que el diámetro de una aguja. A través de ellas, los cirujanos introducen un dispositivo en miniatura que se encarga de extraer el humor vítreo, reemplazándolo con una solución salina. Otro dispositivo se emplea después para situar el implante tras la retina. En un par de días, la burbuja de aire creada se ha reabsorbido y los fluidos naturales han regresado a su nivel anterior.

3- Nanopartículas aplicadas a las imágenes en oftalmología y al diagnóstico biomédico Los "puntos cuánticos" son nanopartículas semiconductoras que cuentan con propiedades ópticas y eléctricas únicas. Cuando se exponen a la luz, estas partículas nanoscópicas emiten claramente colores diferentes dependiendo de su tamaño. (A menor tamaño del punto cuántico, mayor la brillantez del color). 21 Aunque por décadas se han usado tintes fluorescentes en el cuerpo humano con fines de imagenología biomédica, con frecuencia son imprecisos y sólo son visibles por periodos cortos de tiempo. Los investigadores biomédicos esperan que los puntos cuánticos fluorescentes brinden una alternativa más luminosa, más precisa y más duradera. 23 Los puntos cuánticos fluorescentes ya se utilizan en el rastreo o la identificación de material biológico in vitro e in vivo en animales (no en humanos) con propósitos de investigación. Ellos pueden inyectarse a las células o adherirse a las proteínas con el fin de rastrear, etiquetar o identificar moléculas biológicas específicas. 24 La ventaja potencial de su utilización en imagenología del interior del cuerpo humano es que ofrecen la "más avanzada sensibilidad de detección": una proteína simple, a la que se adhiere un punto cuántico fluorescente, puede ser rastreada dentro de una célula viva.

4- Transplante e ingeniería de tejidos. La Nanotecnología juega un papel clave en la ingeniería de tejidos porque opera en la escala molecular y es capaz de integrar materiales biológicos y no biológicos. 25 Por ejemplo, los investigadores están utilizando estructuras nanoscópicas autoreplicantes para crear colágeno artificial (es decir, proteínas de tejido conectivo que son el componente proteico principal en huesos, piel, dientes y tendones). Dado que las proteínas colágenas son un componente estructural importante en los tejidos y órganos corporales, los investigadores esperan utilizar colágeno artificial nano-estructurado como andamiaje tridimensional necesario para impulsar la regeneración celular y que así crezcan células, tejidos e incluso órganos específicos dentro de los que se destaca el tejido corneal. 5- Diagnóstico, prevención y tratamiento del cáncer ocular Investigaciones ya realizadas han logrado desarrollar nano-aparatos capaces de detectar un cáncer en la fase muy preliminar, localizarlo con extrema precisión, proporcionar tratamientos específicamente dirigidos a las células malignas y medir la eficacia de dichos tratamientos en su eliminación. 25 Gracias al Proyecto Genoma Humano, los científicos saben cada vez más sobre el desarrollo del cáncer, lo que a su vez crea nuevas posibilidades para atacar la base molecular de esta enfermedad.

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No obstante, hasta ahora los investigadores no disponían de las innovaciones tecnológicas necesarias para convertir importantes hallazgos moleculares en beneficios directos para enfermos de cáncer. 8 Es aquí donde la Nanotecnología puede asumir un papel clave, a través del desarrollo de avances tecnológicos y herramientas capaces de transformar la capacidad diagnóstica, terapéutica y preventiva de la medicina actual. Según un artículo en Technology Review, por primera vez un equipo de investigación de la empresa Nanospectra Biosciences ha logrado un avance científico que permitirá crear una "bala mágica", algo que los investigadores trabajando en tratamientos contra el cáncer llevan años intentando desarrollar. La idea es crear un tipo de bala que selecciona y destruye células cancerígenas. 6 El equipo de Nanospectra ha logrado desarrollar nanopartículas de cristal bañadas en oro capaces de invadir un tumor y, cuando se calientan a través de un sistema remoto, poder destruirlo.10

92 CONCLUSIONES - Al definir la Nanociencia, Nanotecnología y Nanomedicina se logró establecer la coherencia conceptual entre las bases etimológicas del prefijo nano y las áreas del conocimiento conocidas como Ciencia, Tecnología y Medicina. - La comprensión de las bases teóricas permitió fundamentar las amplias posibilidades de aplicación de la Nanotecnología en la medicina. - Se confirmó la creciente aplicación de la Nanotecnología en la oftalmología en áreas como: cirugía con LASER, retinas artificiales, Imagenología, transplante de tejidos y cáncer. - Se evidenció la necesidad del enfoque ético intergubernamental en esta rama

BIBLIOGRAFÍA 1. Portal Ciencia [sede Web]. España: Grupo Portal Ciencia; 2006[acceso el 10 de septiembre del 2008]. Nanotecnología; [aproximadamente 3 pantallas]. Disponible en: http://www.portalciencia.net/nanotecno/index. html 2. Euroresidentes [sede Web]. España: Portal para residentes extranjeros; 2007 [actualizado el 12 de marzo del 2007; acceso el 10 de septiembre del 2008]. Avances Nanotecnología; [aproximadamente 5 pantallas]. Disponible en: http://www.euroresidentes.com/futuro/nanote cnologia/nanotecnologia_que_es.htm 3. Portal Vital [sede Web]. Venezuela: Academia Biomédica Digital; 2006 [actualizado en junio del 2006; acceso el 10 de septiembre del 2008]. La tecnología aplicada a la Medicina: [aproximadamente 2 pantallas]. Disponible en: http://vitae.ucv.ve/?module=articulo&rv=7&n =85&m=3&e=210 4. Fundación de Ciencias de la Salud [sede Web]. España: Ciencia e Investigación; 2005 [actualizado el 4 de enero del 2007; acceso el 11 de septiembre del 2008]. Nanotecnología: la revolución de lo pequeño; [aproximadamente 2 pantallas]. Disponible en: http://www.fcs.es/fcs/html/jornConfInvInd.html 5. Cuetos C, Morgan F. Nanomedicina. Boletín médico- Facultad de Medicina UAS [Boletín en Internet]; 2005 [consultado el 11 de septiembre del 2008]; 1(8):18-25. Disponible en: http://www.imbiomed.com 6. Nanospectra [sede Web]. Houston, Texas. Donald PJ; 2006 [acceso 11 de septiembre del 2008]. Continued Development of Cancer Therapy; [aproximadamente 6 pantallas]. Disponible en: http://www.nanospectra. com/News.htm 7. Microtecnología y Nanotecnología [sede Web]. El Salvador. Ruiz AB; 2006[acceso el 12 de septiembre del 2008]. Nanotecnología

Nanotecnología, Medicina y Cirugía Mínimamente Invasiva

José Gabriel Valdivia Uría - Servicio de Urología del Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa. Zaragoza. España

En el momento actual, los médicos somos conscientes de que el escenario real donde se desarrolla una enfermedad subyace a nivel celular y molecular, aunque la expresión de la misma sea a través de unos síntomas o signos clínicos, no siempre específicos, que en cualquier caso nos sirven para dar nuestros primeros pasos en la integración diagnóstica. Con los medios tecnológicos actualmente disponibles podríamos llegar a ser capaces de objetivar - a escala nanométrica - los trastornos responsables de algunas enfermedades, pero sin embargo contamos con muy escasos medios como para poder repararlos selectivamente. La terapia farmacológica, que desde el punto de vista teórico sería la que tendría más posibilidades de poder hacerlo, tiene el inconveniente de que su efecto es casi siempre sistémico, con lo que la dosis administrada se reparte por todo el organismo. Esto da lugar a una notoria reducción de la efectividad y a un aumento de los efectos secundarios no deseados. La moderna cirugía, por muy mínimamente invasiva que pueda parecernos, resulta aún enormemente desproporcionada y

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agresiva en la inmensa mayoría de los casos en los que se aplica, y hoy por hoy resulta casi impensable el poder aplicarla a escala molecular. El éxito de las intervenciones quirúrgicas que realizamos habitualmente no sólo se debe a nuestra destreza manual, sino a la propia habilidad que tienen las células de corregir los destrozos que hemos ocasionado, eliminando los detritus, revascularizando áreas isquémicas y cicatrizando los tejidos. Pero para que ello suceda - a una escala inferior, a nivel molecular tienen que producirse innumerables procesos bioquímicos, asombrosamente precisos y coordinados, de los que pocas veces somos realmente conscientes. La llamada Nanomedicina nos está permitiendo ya algunas incursiones diagnósticas en este campo que se nos anuncia más que prometedor. Sírvanos como ejemplos el empleo de los nanoarrays en el rastreo genético de ciertas enfermedades, o el uso de nanopartículas como nuevos medios de contraste en ecografía o resonancia magnética nuclear. Pero antes de seguir adelante, permítanme hacer algunas

precisiones conceptuales y comentarios que nos ayudarán a comprender mejor el mensaje de este editorial.

los que son capaces de manipular incluso hasta los átomos. Modulando el voltaje que llega a la punta de los microscopios de fuerza atómica (parecidos a los microscopios de efecto túnel, pero con la ventaja de que pueden trabajar en muestras no conductoras, como las biológicas) se consigue no sólo ver los átomos, sino también moverlos, colocarlos y manipularlos.

La nanotecnología podríamos definirla, de una manera muy simplista, como el campo científico que examina y fabrica objetos a nivel molecular. En realidad, es un campo multidisciplinar que se sirve de un amplio conjunto de aparatos y dispositivos derivados de la ingeniería, biología, física y de la química (1). En este mismo contexto, la nanomedicina sería la aplicación de la nanotecnología a la medicina. No obstante, incluso a los cirujanos (urólogos) que realizamos cirugía de mínima invasión (CMI), y que por tanto trabajamos en la frontera de los campos macro y microscópicos, se nos hace ciertamente difícil imaginarnos el tamaño real que tiene un "nanómetro", y que es el de una millonésima parte de un milímetro.

Pero hasta que los cirujanos podamos manipular con instrumental nanoscópico, la cirugía que practiquemos seguirá considerándose como una suma de agresiones calculadas con repercusiones a nivel local (herida) o general (coma anestésico, depresión inmunológica, trastornos psicosomáticos, etc) e irá cargada de un conjunto de daños que seguiremos asumiendo como "inevitables"(2).

Debemos de tener en cuenta que etimológicamente la palabra "cirugía" proviene de dos raíces griegas cheír que significa mano y urgòs obra; por tanto podría definirse a la cirugía como la rama de la medicina cuya terapéutica se basa en la intervención manual ayudada por aparatos e instrumentos. Nuestros instrumentos se han perfeccionado mucho y tienden a miniaturizarse cada vez más, pero aún no hemos podido utilizar ninguno a escala nanoscópica. Sin embargo, los físicos sí que tienen instrumentos con

Aunque con la CMI se consiguen evitar todas o casi todas las lesiones inherentes a la vía de abordaje, utilizando para ello las vías naturales o punciones percutáneas, las modernas fuentes de energía de aplicación extracorpórea tienden progresivamente a remplazarla. Esto ha ocurrido ya con la litotricia por ondas de choque extracorpóreas y empieza a pasar con otras modernas terapias de ablación tisular y que constituirán el futuro de la exéresis atraumática (ultrasonidos focalizados de alta intensidad, piroterapia

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focalizada piezoeléctrica, etc). La selectividad y eficacia de algunas de estas técnicas estará muy directamente relacionada con el uso combinado de nanopartículas de hierro, sílice u otros nanomateriales biocompatibles. ¿Qué papel juega actualmente la nanomedicina y qué se espera de ella en las próximas décadas? Sus aportaciones abarcan tanto los campos del diagnóstico como de la terapéutica. La nanomedicina nos está proporcionando ya diagnósticos sumamente precisos. Mediante nanopartículas superparamagnéticas (partículas que responden a un campo magnético pero no quedan magnetizadas al desaparecer éste) se ha hecho posible la separación inmunomagnética de células, de organelas ,el aislamiento del RNA mensajero de células muy específicas, el análisis del DNA (con fines clínicos o forenses), el aislamiento y purificación de proteínas, etc. (3). En un escenario ideal, empieza a ser posible por ejemplo el detectar mediante screening los cambios iniciales que se producen en la malignización de las células. En efecto, la inyección intravascular de "nanovectores" (nanoestructuras sólidas o huecas con un diámetro entre 1 y 1000 nanómetros) permite la visualización no invasiva e in-vivo de ciertos marcadores moleculares, pudiendo detectarse así, en fases muy

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precoces, muchas enfermedades. BIBLIOGRAFÍA y LECTURAS RECOMENDADAS **1. FERRARI, M.: "Cancer nanotechnology: opportunities and challenges". Nature Reviews, 5: 161, 2005. 2. VALDIVIA, J.G.: "Cirugía mínimamente invasiva: concepto, contenido, límites y posibilidades". Valdivia Uría J G (Ed) Cirugía Mínimamente Invasiva en Urología. ENE Ediciones. Madrid 1993. 3. BOSNES, M.; DEGGERDAL, A.; RIAN, A. y cols.: "Magnetic separation in molecular biology". Häfeli U, Schütt W, Teller J, Zborowski M (Ed), Scientific and clinical applications of magnetic carriers. Plenum Press, New York, 1997. 4. LEE, K.B. y cols.: "Protein nanoarrays generated by dip-pen nanolithography". Science, 295: 1702, 2002. 5. JAISWAJ, K.; SIMON, S.M.: "Longterm múltiple color imagingof live cells using quantum dot bioconjugates". Nature Biotechnol., 21: 47, 2003. 6. HANSEN, K.M. y cols.: "Cantilever-based optical deflection assay for discrimination of DNA single-nucleotidemismatches".

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El conocimiento solo sirve cuando se esta buscando de nuevo

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