La nanomedicina es la aplicación de la nanotecnología[i] a las ciencias de la salud. Su principal objetivo es prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades de una forma más eficaz, dirigiendo específicamente los tratamientos al tejido enfermo, sin dañar los tejidos sanos. La nanotecnología es especialmente relevante en el campo de la medicina porque los procesos biológicos tienen lugar a escala molecular y es precisamente en esa escala donde debemos movernos para intentar detectar y resolver algunas enfermedades.
Las nanomedicina puede dividirse en tres áreas: el nanodiagnóstico, la nanoterapia y la nanomedicina regenerativa.
El nanodiagnóstico: está basado en la utilización de nanodispositivos y sistemas de contraste para una detección más sensible, rápida y precisa a nivel celular o molecular de una enfermedad en sus estadios más tempranos. Los dispositivos para nanodiagnóstico pueden utilizarse in vitro o in vivo, siendo estos últimos los que más requisitos deben cumplir en cuanto a biocompatibilidad se refiere, ya que entrarán en contacto directo con el organismo.
La nanoterapia o liberación controlada de fármacos: está basada en la utilización de nanoestructuras (liposomas, micelas, dendrímeros, nanopartículas, nanocápsulas, nanogeles, nanotubos de carbono, grafeno, nanopartículas metálicas, mesoporosas de sílice, puntos cuánticos, virus…) activas decoradas con elementos de vectorización que permitan la acumulación y liberación controlada de una sustancia activa exclusivamente en las células enfermas. Las nanoestructuras deberán ser biocompatibles y transportar dosis adecuadas de fármaco y ser estables hasta alcanzar el tejido diana. Si en su desarrollo se emplean materiales inteligentes, la liberación del fármaco podría iniciarse mediante la aplicación de un estímulo. Éste puede ser específico de la zona afectada (p. ej.,pH ácido del tejido tumoral, enzimas, microorganismos…) o un estímulo externo (p. ej., temperatura, radiación, aplicación de un campo magnético o eléctrico…).
La nanomedicina regenerativa: pretende reparar o reemplazar tejidos y órganos dañados aplicando la nanotecnología con el fin de estimular los mecanismos reparadores del cuerpo humano.
En la actualidad se están desarrollando sistemas teranósticos que combinan en una misma nanopartícula elementos para la detección y el tratamiento localizado de una enfermedad. Además, estos sistemas permitirán la visualización y evaluación de la cinética de transporte y eficacia del tratamiento con el fin de conseguir sintonizar la terapia y la dosis de forma muy controlada. Los sistemas nanoparticulados pueden ser muy sofisticados e incluir en su estructura tantos elementos activos como se desee, siempre y cuando sus propiedades estructurales cumplan una serie de requisitos en cuanto a tamaño, forma y carga superficial. Estos sistemas se están aplicando principalmente en terapia contra el cáncer.
Las nanopartículas poliméricas son especialmente interesantes a la hora de diseñar sistemas activos debido a su gran versatilidad en cuanto a composición química se refiere. Además, utilizando las herramientas de la química orgánica son fácilmente modificables. Los componentes que las forman deben elegirse en función de su aplicación y de las necesidades del paciente, dando un paso más hacia la medicina personalizada:
- Fármacos poliméricos anfifílicos inteligentes: son la base de las nanopartículas. Los polímeros anfifílicos en medio acuoso se autoensamblan formando micelas poliméricas con un núcleo hidrófobo (que puede incorporar fármacos) y una cubierta hidrófila (responsable de interacción de la nanopartícula con el medio biológico). Además, pueden ser modificados con el fin de incorporar en su estructura elementos de vectorización que otorgarán a la nanopartícula especificidad por el tejido dañado. Si el polímero es sensible a estímulos, sólo liberará su carga cuando el estímulo se active.
- Fármaco quimioterápeutico: Irá encapsulado en el interior de la nanopartícula en dosis adecuadas para alcanzar niveles terapéuticos tras su liberación controlada en el tejido enfermo.
- Elementos de vectorización: Pueden ser anticuerpos, péptidos o moléculas pequeñas que tengan una gran afinidad por los tejidos, células u orgánulos enfermos. Favorecerán la acumulación de las nanopartículas y su actividad de forma localizada, mejorando así la actividad de la nanopartícula y disminuyendo sus efectos secundarios.
- Sonda fluorescente: otorgaría al sistema la capacidad de ser visualizado y monitorizado por técnicas de imagen habituales.
- Sonda fototérmica: aportaría al sistema la capacidad de elevar la temperatura tras su irradiación a una determinada longitud de onda. El calor desprendido podría utilizarse como estímulo en la liberación controlada del fármaco quimioterápeutico o como tratamiento en sí, ya que la hipertermia (temperaturas entre 42 y 46ºC) inducirá la apoptosis de las células por calentamiento.
En conclusión, la nanomedicina permitirá en un futuro próximo el mejor y más temprano diagnóstico de enfermedades, el desarrollo de tratamientos localizados y personalizados y el preciso seguimiento de la evolución de la enfermedad diagnosticada. De esta manera, tendremos tratamientos más efectivos y con menos efectos secundarios.
SOBRE LA AUTORA:
María Rosa Aguilar es científico titular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP). Es una de las representantes del CIBER-BBN- Young Scientist Forum perteneciente a la Sociedad Europea de Biomateriales.
[i]1 Nanotecnología: es el desarrollo de la ciencia y la tecnología a niveles atómicos y moleculares, en la escala de entre 1 y 100 nm, para obtener una comprensión fundamental de los fenómenos y materiales en dicha escala nanométrica y para crear y usar estructuras, dispositivos y sistemas que tengan nuevas propiedades y funciones debido a su tamaño. Esto se debe a que las propiedades físicas y químicas que presentan los materiales a escala nanométrica difieren mucho de las propiedades que presenta el material volumétrico.
