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Instantánea de nanotecnología

¿Qué es la nanotecnología?

Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro y la nanotecnología es la creación de materiales, dispositivos y sistemas a una escala minúscula. Esta tecnología se aplica a casi todo campo imaginable, como, por ejemplo, la electrónica, la magnética, la óptica, la tecnología informática, la creación de materiales y la biomedicina. Debido a su tamaño pequeño, los dispositivos a escala nano pueden interactuar fácilmente con biomoléculas ubicadas tanto en la superficie como en el interior de las células. Por esta razón, tienen la posibilidad de detectar enfermedades y de administrar tratamiento en formas que eran inimaginables en el pasado.

Imagen que representa cómo los dispositivos a escala nano son más pequeños que las células humanas
Los nanodispositivos son de 100 a 10 000 veces más pequeños que las células humanas. Como referencia, la cabeza de un alfiler mide un millón de nanómetros de ancho. Un cabello humano mide casi 80 000 nanómetros de diámetro, mientras que una molécula de ADN mide de 2 a 12 nanómetros de ancho.

La nanotecnología y el cáncer

La nanotecnología tiene el potencial de influir en la investigación del cáncer de diversas formas. En particular, esta tecnología puede ayudar a facilitar la investigación y mejorar el estudio de imágenes moleculares, la detección temprana, la prevención y el tratamiento del cáncer.

Facilita la investigación: La nanotecnología ofrece una variedad de herramientas capaces de observar células individuales y rastrear el movimiento de células—e incluso el de moléculas individuales—dentro de su entorno. El uso de dichas herramientas permitirá que los investigadores puedan estudiar, observar y alterar los múltiples sistemas que fallan en el proceso del cáncer.

Estudio molecular con imágenes y detección temprana: La nanotecnología tiene la posibilidad de ayudar a los investigadores clínicos a detectar el cáncer en su estadio inicial. La detección de biomarcadores con el uso de la nanotecnología puede permitir que los médicos vean células y moléculas que no son detectables a través de métodos convencionales de estudios por imágenes. Además, las nanopartículas fotoluminiscentes podrían ayudar a los oncólogos a distinguir visualmente entre células cancerosas y células sanas.

Prevención y control: Los avances impulsados por las iniciativas del Instituto Nacional del Cáncer (NCI) en proteómica y bioinformática facilitarán que los investigadores identifiquen marcadores de susceptibilidad al cáncer y lesiones precancerosas.

La nanotecnología puede entonces utilizarse para crear dispositivos capaces de señalar cuando dichos marcadores aparecen en el cuerpo y administrar sustancias para revertir cambios premalignos o destruir aquellas células que podrían convertirse en cáncer.

Terapéutica: Debido a su capacidad multifuncional, los nanodispositivos pueden contener tanto sustancias dirigidas como cargas terapéuticas para producir altas concentraciones locales de un fármaco anticanceroso determinado. Estas altas concentraciones locales tienen la posibilidad de incrementar la eficacia quimioterapéutica y lograr una reducción del tumor con una menor dosis del fármaco. Los nanodispositivos ofrecen también la oportunidad de crear nuevas modalidades terapéuticas, combinar una sustancia de diagnóstico o de exploración con un fármaco y determinar si el fármaco actuó en su objetivo predeterminado. Es posible que la nanoterapia "inteligente" pueda facilitar a los investigadores clínicos la capacidad de calcular cuánto "tiempo" toma la liberación de un fármaco anticanceroso o administrar múltiples fármacos en secuencia a intervalos regulados o a distintas zonas del cuerpo.

Imagen que muestra la sensibilidad de detección de las tecnologías utilizadas en la detección y el diagnóstico del cáncer. La nanotecnología detecta las lesiones más pequeñas seguida por la detección por imágenes y los exámenes físicos.

Imagen que muestra la sensibilidad de detección de las tecnologías utilizadas en la detección y el diagnóstico del cáncer. La nanotecnología detecta las lesiones más pequeñas seguida por la detección por imágenes y los exámenes físicos.

Programas de nanotecnología en el Instituto Nacional del Cáncer

  • En 2004, el NCI creó la Alianza para el uso de la Nanotecnología en el Cáncer (Alliance for Nanotechnology in Cancer), la cual encabeza los esfuerzos de integración de la nanotecnología en la investigación biomédica por medio del trabajo coordinado de una red de investigadores de diversas instituciones y organizaciones:
    • Los Centros de Excelencia de la Nanotecnología del Cáncer (Centers of Cancer Nanotechnology Excellence, CCNEs) integran el descubrimiento y la creación de herramientas para las aplicaciones de nanotecnología en la oncología clínica. Estos centros ponen en contacto a físicos, ingenieros y tecnólogos que trabajan a escala nano con oncólogos y biólogos del cáncer.
    • Las Alianzas de Plataformas para la Nanotecnología del Cáncer (Cancer Nanotechnology Platform Partnerships) participan en investigaciones dirigidas a la creación de productos que buscan aplicar la ciencia y las tecnologías de vanguardia en el diseño de la próxima generación de herramientas de diagnóstico y terapia. Estas plataformas sirven como tecnologías de base para una gran variedad de aplicaciones.
    • El NCI estableció el Laboratorio de Caracterización de la Nanotecnología (Nanotechnology Characterization Laboratory, NCL) en conjunto con el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (National Institute of Standards and Technology) y la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (U.S. Food and Drug Administration, FDA) para llevar a cabo pruebas de toxicidad y de eficacia preclínica de las nanopartículas. Al proporcionar servicios críticos de infraestructura y de caracterización a los proveedores de materiales nano, el NCI acelera la transición de partículas y dispositivos básicos de escala nano hacia las aplicaciones clínicas.
  • El Programa de Integración de la Biología del Cáncer (Integrative Cancer Biology Program) usa la nanotecnología para adquirir nuevos conocimientos sobre los procesos biológicos pertinentes a la prevención, el diagnóstico y el tratamiento del cáncer. Este programa combina la biología experimental con los modelos matemáticos y reúne a investigadores oncológicos clínicos y básicos con investigadores de matemáticas, física, tecnología informática, ciencias de imágenes y ciencias de la computación.
  • El NCI patrocina los Centros de Oncología y Ciencias Físicas (Physical Sciences-Oncology Centers, PS-OCs), una red en la que colaboran 12 instituciones líderes, para compilar y crear la infraestructura y los programas de investigación necesarios para permitir la investigación interdisciplinaria en ambos campos. Uno de los centros se enfoca en el uso de dispositivos microfluídicos y nanos para formular un modelo que explore la evolución del cáncer.

Selección de adelantos en la investigación de la nanotecnología

  • En un experimento preliminar de eficacia en ratones, se administró en forma oral una vacuna que secreta nanopartículas, la cual pudo llegar al intestino grueso y producir inmunidad protectora a la mucosa rectal y vaginal, obviando la necesitad de administrar la vacuna en forma intrarrectal. Publicación: julio de 2012. [Resumen de PubMed]
  • El tratamiento de las líneas celulares de cáncer pancreático con nanopartículas lípidas sólidas que contienen una combinación novedosa de un régimen de quimioprevención produjo una liberación sostenida del fármaco y un aumento de la apoptosis. Publicación: septiembre de 2012. [Resumen de PubMed]
  • Un nuevo "nanosensor" dirigido al antígeno Thomsen-Friedenreich, un posible biomarcador de la formación y el avance del cáncer colorrectal, se une específicamente a las células y especímenes humanos colorrectales cancerosos, demostrando su posible uso en la detección temprana y predicción de la evolución del cáncer colorrectal. Publicación: octubre de 2012. [Resumen de PubMed]
  • El tamaño de las nanopartículas que se utilizan en la administración de fármacos mostró una correlación inversa con la eficacia anticancerosa en los tumores de los modelos murinos, razón por la cual las partículas más pequeñas pueden ser más prometedoras para mejorar las terapias contra el cáncer. Publicación: febrero de 2013. [Resumen de PubMed]
  • Vea esta lista de PubMed para una selección de artículos completos y gratuitos de revistas profesionales que abordan las investigaciones sobre nanotecnología patrocinadas por el NCI. También puede buscar en PubMed artículos científicos profesionales adicionales o tomar una guía instructiva para realizar búsquedas.

Recursos adicionales sobre nanotecnología

Nota: En esta página hay enlaces que llevan a información que solamente está disponible en inglés.
  • Publicación: 2 de diciembre de 2013