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 en casi todos los ámbitos imaginables, como la electrónica, la magnética, la óptica, la tecnología informática, la creación de materiales y la biomedicina. Debido a su pequeño tamaño, los dispositivos y materiales a escala nano pueden interactuar fácilmente con biomoléculas ubicadas tanto en la superficie como en el interior de las células. Por esta razón, estos dispositivos y materiales tienen la posibilidad de detectar enfermedades y de administrar tratamientos 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 numerosos usos posibles en la investigación del cáncer. En particular, esta tecnología puede 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 demoléculas 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 de aparición del cáncer.

Estudio molecular con imágenes y detección temprana: La nanotecnología tiene la posibilidad de ayudar a los facultativos a detectar el cáncer en su estadio inicial. La detección de marcadores biológicos con el uso de nanotecnología podría 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 proteinómica y bioinformática permitirán que los investigadores identifiquen marcadores de predisposición al cáncer y lesiones precancerosas.

La nanotecnología puede entonces utilizarse para crear dispositivos capaces de señalar cuándo dichos marcadores aparecen en el cuerpo y administrar sustancias para revertir cambios precancerosos 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 de un fármaco anticanceroso determinado en el sitio donde se encuentra el tumor. Estas altas concentraciones locales tienen la posibilidad de incrementar la eficacia delmedicamento quimioterapéutico para combatir el cáncer y lograr una reducción del tumor con dosis menores. Los nanodispositivos ofrecen también la oportunidad de crear nuevas modalidades terapéuticas, combinar una sustancia de diagnóstico o marcadora de imágenes con un fármaco y determinar si el fármaco actuó en su objetivo predeterminado. Es posible que la nanoterapia “inteligente” pueda facilitar a los médicos 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. — La presentación de diapositivas Understanding Nanodevices (Qué son los nanodispositivos) es un material didáctico de nanotecnología, solo en inglés, rico en ilustraciones para uso educativo de profesores de ciencias naturales, profesionales médicos y el público interesado.

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 lidera la integración de la nanotecnología en la investigación biomédica por medio del trabajo coordinado de una red deinvestigadores de diversas instituciones y organizaciones:
- Los Centros de Excelencia de la Nanotecnología en el Cáncer (Centers of Cancer Nanotechnology Excellence, CCNEs) integran el descubrimiento y la creación de herramientas para la aplicación de la 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 se proponen 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.
- Los Centros de Capacitación sobre Nanotecnología (Cancer Nanotechnology Training Centers, CNTC) educan y capacitan investigadores de diversos ámbitos en el uso de enfoques basados en la nanotecnología para avanzar los conocimientos sobre la biología del cáncer y crear nuevos métodos y herramientas para la prevención, el diagnóstico y el tratamiento del cáncer.
- Las subvenciones para la investigación sobre nanotecnología y cáncer llamadas "Pathway to Independence" se otorgan a científicos después del doctorado que trabajan con nanotecnología aplicada al cáncer para facilitar la transición adecuada de una posición de posdoctorado en investigación con mentor a un cargo de investigación estable e independiente. La meta general es mantener un buen grupo de investigadores nuevos y talentosos que se enfoquen en la investigación de la nanotecnología aplicada al cáncer.
- El NCI estableció el Laboratorio de Caracterización de 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 eficaciapreclínicas de las nanopartículas. Al proporcionar servicios críticos de infraestructura y de caracterización a los proveedores de materiales nano, el Laboratorio de Caracterización de Nanotecnología acelera la transición de partículas y dispositivos básicos a escala nano hacia las aplicaciones clínicas.
El programa de los Centros de Oncología y Ciencias Físicas (Physical Sciences-Oncology Centers), una red de colaboración integrada por 12 instituciones, aúna los esfuerzos de biólogos especialistas en cáncer, oncólogos e investigadores de disciplinas de las ciencias físicas con el fin de abordar las cuestiones y los obstáculos más importantes que afectan la investigación del cáncer. Varios centros usan enfoques basados en la nanotecnología, entre ellos un centro que usa dispositivos microfluídicos y nanofluídicos para crear modelos de ambientes tumorales tridimensionales.

Selección de adelantos en la investigación de la nanotecnología

Un dispositivo basado en la nanotecnología, que detecta las asociaciones de la proteína que interactúa con la tiorredoxina, pudo distinguir entre el tejido estromalrelacionado con el cáncer de próstata del relacionado con las hiperplasias prostáticas benignas en secciones congeladas de tejido de tumores prostáticos. Publicación: junio de 2013. [Resumen de PubMed]
En un estudio preclínico, la presentación oral de una nanopartícula encapsulada del ingrediente activo del té verde mostró mayores beneficios terapéuticos para combatir xenoinjertos de cáncer de próstata en ratones que la presentación de control no encapsulada. Publicación: septiembre de 2013. [Resumen de PubMed]
La encapsulación de lutelina, un compuesto natural que se encuentra en las verduras de color verde, en un polímero soluble en agua para formar nanopartículas mejoró la capacidad del compuesto de inhibir el crecimiento de células humanas de cáncer de pulmón y de cabeza y cuello en cultivos celulares y en ratones, lo que indicaría que la administración de nanopartículas de complementos nutricionales similares a los naturales podría aplicarse en la quimioprevención. Publicación: enero de 2014. [Resumen de PubMed]
Una plataforma multifuncional de nanomedicina creada a partir de un solo polímero puede aumentar la sensibilidad de las imágenes, convertir con eficiencia la luz en calor dentro de los tumores (terapia fototérmica) y administrar eficazmente los fármacos en los tumores, lo cual demuestra el amplio abanico de usos clínicos relevantes. Publicación: agosto de 2014. [Resumen de PubMed]

Recursos adicionales sobre nanotecnología

La hoja informativa de la Alianza de Nanotecnología del Cáncer del NCI brinda un panorama general del programa, sus becarios y los logros y las metas para el futuro.
El Plan de Nanotecnología del Cáncer (CaNano Plan) ofrece un resumen del campo de la nanotecnología, que muestra el desarrollo tecnológico actual, las oportunidades de crecimiento y las aplicaciones clínicas para estas tecnologías, y describe cómo los últimos avances están impulsando nuevas investigaciones.
Noticias sobre Nanotecnología es un recurso en línea con noticias sobre el uso de la nanotecnología en la investigación del cáncer.

Nota: En esta página hay enlaces que llevan a información que solamente está disponible en inglés.