La Nanomedicina y el cáncer

Nanoparticulas

Nanopartículas en la detección de cáncer

El concepto de nanomedicina puede ser descrito como el uso de materiales entre 1 a 100 nanómetros, aplicados a la salud y medicina. La nanomedicina es un método novedoso para el tratamiento del cáncer, ante las limitantes en los tratamientos actuales como: la baja especificidad de los fármacos a las células tumorales, baja biodisponibilidad  y biodegradación de los mismos.

El interés principal que se adjudica a la nanotecnología es el de mejorar los métodos diagnósticos actuales y el desarrollar mejores sistemas de administración de medicamentos para obtener terapias mas eficaces contra enfermedades como el cáncer. Uno de los mas importantes problemas que tiene la medicina actualmente es que no se conoce un método efectivo para la aplicación de medicamentos u otros agentes terapéuticos en el lugar exacto que lo necesite el cuerpo del paciente.   

Actualmente existen muchas limitaciones en el estudio del Cáncer debido a la complejidad que presenta esta enfermedad. Actualmente, se considera como tratamiento “efectivo” la quimioterapia, la radioterapia y cirugía.

Los tratamientos que se brindan en centros oncológicos son muy invasivos y la nanotecnología brinda la posibilidad de tratamientos menos agresivos, específicos al tejido canceroso específico, utilizando bajas dosis del fármaco, obteniendo una disminución en los efectos secundarios y optimizando los resultados esperados.

El principal reto que presenta el cáncer es la metástasis, que dificulta el control de tumores cancerosos. La Nanotecnología  tiene soluciones para controlar la metástasis, monitoreando sensores genéticos y proteínicos, aplicados in vivo. Otra Gran dificultad para los estudios en cáncer es que la metástasis se produce antes de que se detecte.

Prototipos de nanopartículas contra el cáncer

Estas unidades son más grandes que los átomos y las moléculas. No obedecen a la química cuántica, ni a las leyes de la física clásica, presentando características propias. Se sitúan a corto plazo como una de las aplicaciones más inmediatas de la nanotecnología con productos y sectores que ya están presentes en el mercado.

Las nanopartículas están avanzando con descubrimientos casi diarios en muchos frentes. Obviamente estamos refiriéndonos a las nanopartículas creadas artificialmente a través de la ingeniería de partículas en los laboratorios, creadas a nanoescala por investigadores.

Las Nanopartículas forman parte de la nanotecnología avanzada que consta de la fabricación molecular con las especificaciones del área en el que se empleará. Entre las Nanopartículas que se perfila, utilizar en tratamientos contra el cáncer tenemos:

  • Quantum dots, son nanopartículas hechas de semiconductores que tengan propiedades singulares ópticas y eléctricas magnéticas (Jiang et al. 2004; Jain, 2005; Chan, 2006).
  • Los Dendrimers  se tratan de una nanopartícula  tridimensional ramificada, puede servir como buen agente de entrega del tratamiento. Es normalmente utilizado en la evolución terapéutica que se orienta a las células cancerosas. . (Ha et al., 2005; Jain, 2005).
  • Nanoshells son nanopartículas hechas de sílice completamente cubiertas de oro, su diámetro puede variar de 100nm a varios cientos de nanómetros, los investigadores están tratando de hacer uso de nanoesferas de oro para la detección y tratamiento de células cancerosas. . (Ha et al., 2005; Jain, 2005).

También entre otras nanopartículas cabe mencionar: partículas poliméricas, partículas magnéticas, nanotubes (estas nanopartículas mencionada son mas prácticas para el tratamiento del cáncer que otras). Todas estas partículas forman la materia prima para desarrollar los tratamientos contra el cáncer.

Nanopartículas contra el cáncer de próstata

La orientación de los estudios en Nanopartículas para tratar el cáncer de próstata (Langer y Farhrokzad et al.), ha mostrado buenos resultados en efectos de la unión de oligonucleótidos (peptídicos o ácidos a moléculas específicas), en las células cancerosas  y disminución de la masa tumoral.

Estos oligonucleótidos de ADN o ARN con la capacidad de unión a antígenos son mejor conocidos como “aptamers”.

Los aptamers presentan las siguientes características: no son muy grandes (no afectan la molécula en su globalidad), no presentan inmunogenidad, tienen una gran estabilidad, gran afinidad y especificad. Estas características son muy importantes en la acción de la droga.

Un punto muy importante en este estudio fue la disminución de efectos secundarios en células sanas. En el estudio se empleó modelos animales, los cuales fueron inducidos y se evaluaron durante 21 días bajo diversas condiciones, la masa del tumor se evalúo durante 109 días.

También estos estudios trataron los problemas del cese de circulación por el sistema reticuloendotelial con el poli(óxido de etileno) modificado con poli(beta aminoácidos ester), (Amiji y Langer et al). Por este medio se aplicaron estas dos nanopartículas a los ratones observando su eficacia para mantener la circulación.

Nanopartículas contra el cáncer de mama

En otra investigación realizada por Kommareddy y Amiji donde trabajaron con las Nanopartículas Poli(etilenglicol)- modificados con gelatina tiolada. Para tratar el cáncer de mama mediante Nanopartículas que entregan genes terapéuticos.

Igualmente se trabajaron con ratones donde se demostró que estas nanopartículas trabajan como vectores y son un  medio seguro de entrega de genes para inhibir el crecimiento del tumor sólido, estas nanopartículas se inyectan directamente por el torrente sanguíneo y actúa directamente en el tumor donde se encuentra la proteína sFlt, esta proteína forma parte de los receptores solubles del tumor auxiliándose por un factor angiogénico quien corta el suministro de sangre al tumor conllevando a su destrucción.

En esta investigación se decidió trabajar con gelatina para la colección de nanopartículas para mayor seguridad contra el rechazo en el cuerpo humano.La gelatina tiolada se modificó para que reaccionara con metoxi – poli (etilenglicol)- succinimidil glutarato para prolongar la permanencia en el cuerpo in vivo. Esta técnica presentó mayor captación y retención de nanopartículas posteriores a su administración.

Detección temprana del cáncer

Otra  aplicación de gran importancia en el cáncer es el uso de Nanopartículas para la detección temprana del cáncer, en el artículo “Dual-modality Microbeads Identify Disease Biomarkers”  (Tuschar Sathe, 2007), se basa en una técnica  donde se añaden nanopartículas ópticas y magnéticas. Que permite el uso de un campo magnético donde las nanopartículas se desplazan entre los poros de micro cuentas.
La adición de nanopartículas magnéticas permite el uso de un campo magnético para atraer o eliminar cuentas.

Tomando  este procedimiento Sathe, introduce fluorescentes puntos cuánticos y nanopartículas de óxido de hierro magnético. Se sintetizan los puntos cuánticos de diferentes colores y diferentes tamaños dándole una particularidad óptica permitiendo a los investigadores detectar moléculas de varios destinatarios.

En diagnósticos mediante la orina o sangre se identifican ciertas moléculas presentes que indican la presencia de ciertas enfermedades.

Cómo ya se pudo observar la Nanotecnología ha traído nuevos conocimientos en el área tanto diagnostica con marcadores de células cancerosas como terapeuta atacando los tumores cancerosos, siendo mucho mas eficiente respecto a otros métodos que combaten el cáncer.

Referencias:

Sathe TR, Agrawal A, Nie S. Mesoporous Silica Beads Embedded  with Semiconductor Quantum Dots and Iron Oxide Nanocrystals: Dual-Function Microcarriers for Optical Encoding and Magnetic Separation. Anal. Chemistry. 2006; 78: 5627- 5632.

Kommareddy S, Amiji M. Biodistribution and Pharmacokinetic Analysis of Long-Circulation Thiolated Gelatin Nanoparticles Following Systemic Administration in Breast Cancer-Bearing Mice. J Pharm Sci; in press.

Farokhzad OC, Karp JM, Langer R. Nanoparticle-aptamer bioconjugates for cancer targeting. Expert Opin. Drug Deliv. 2006; 3: 311-324

Beeta Ehdaie, Department of Biomedical Engineering, School of Engineering and Applied Sciences, University of Virginia, Charlottesville,VA 22904, USA, Application of Nanotechnology in Cancer Research: Review of Progress in the National Cancer Institute’s Alliance for Nanotechnology

Gregory J. Downing, Director, Office of Technology and Industrial Relations National Cancer Institute, Nanotechnology Characterization Laboratory: Supporting Medical Product Development for Cancer Applications National Toxicology Program Board of Scientific Advisors March 15, 2006

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