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jueves, 7 de agosto de 2025

Nanomedicina: la tecnología de lo diminuto al servicio del diagnóstico y la cura de enfermedades

Cuando pensamos en medicina del futuro, es fácil imaginar hospitales con robots, tratamientos a medida y diagnósticos instantáneos. Lo que pocos saben es que mucho de eso ya está empezando a suceder, en gran parte, gracias a una ciencia que trabaja en lo invisible: la nanotecnología.

(Foto: Shutterstock).

La nanotecnología se basa en manipular la materia a escalas diminutas, del orden de los nanómetros (un nanómetro equivale a la milmillonésima parte de un metro). A esa escala, las propiedades de los materiales cambian: lo que no conduce electricidad a tamaño normal puede hacerlo cuando se reduce a nivel nano; lo que es inerte puede volverse reactivo. Y esto abre todo un abanico de posibilidades para la medicina.

¿Por qué esta escala es tan importante para la medicina? Porque muchos procesos biológicos ocurren a nanoescala. Nuestro ADN, las proteínas y otros componentes de nuestras células están todos dentro de este rango de tamaño. Para hacerse una idea, una hebra de ADN mide unos 2 nanómetros de ancho. La nanomedicina utiliza nanomateriales y nanodispositivos que son similares en tamaño a estas moléculas biológicas, lo que les permite interactuar con el cuerpo de maneras altamente específicas.

(Foto: composición propia).

Lo que ya está ocurriendo: avances actuales de la nanomedicina

Aunque parezca ciencia ficción, muchas aplicaciones de la nanotecnología en medicina ya son una realidad. Uno de los campos más desarrollados es el diagnóstico, especialmente en enfermedades como el cáncer. Gracias a nanopartículas que se adhieren a células tumorales, hoy es posible detectarlas mucho antes que con técnicas tradicionales. Algunas de estas partículas están diseñadas para brillar bajo ciertos tipos de luz, haciendo visibles incluso pequeños tumores que antes pasaban desapercibidos.

En el ámbito del tratamiento, la nanotecnología también está marcando un antes y un después. Un ejemplo es la liberación controlada de fármacos. En lugar de tomar medicamentos que afectan a todo el cuerpo, los investigadores están desarrollando vehículos nanométricos capaces de transportar la medicina directamente al órgano o célula enferma. Ésto no sólo aumenta la eficacia, sino que reduce efectos secundarios: pensemos, por ejemplo, en la pérdida de pelo y las náuseas asociadas con la quimioterapia anticancerígena tradicional.

En enfermedades neurodegenerativas, cardiovasculares o infecciosas, se están probando nuevos métodos basados en nanotecnología para mejorar la administración de tratamientos. Incluso en vacunas (como ocurrió en parte con las vacunas de ARN mensajero contra la covid-19), las nanopartículas de lípidos (pequeñas burbujas de grasa) han sido clave para transportar el material genético hasta las células de forma segura.

Además, se están creando biomateriales “inteligentes” que reaccionan al entorno del cuerpo. Por ejemplo, apósitos que liberan antibióticos solo cuando detectan infección, o implantes que se integran mejor con el tejido humano gracias a recubrimientos nanométricos.

(Foto: composición propia).

Lo que viene: posibilidades futuras y desafíos

A medida que esta tecnología evoluciona, las posibilidades se multiplican. Una de las más llamativas es el uso de nanorobots, pequeñas estructuras programables que podrían viajar por el cuerpo humano realizando tareas específicas, como destruir células cancerosas una por una, limpiar arterias obstruidas o reparar tejidos dañados. Aunque suena a ciencia ficción, ya hay prototipos que se mueven por impulsos químicos o magnéticos, y que algún día podrían formar parte de la medicina personalizada del futuro.

También se investiga cómo integrar la nanotecnología con la inteligencia artificial para crear sistemas de diagnóstico autónomos, capaces de identificar una enfermedad en sus primeras fases y actuar de forma inmediata. Esto podría cambiar radicalmente la forma en la que entendemos la salud: pasar de una medicina reactiva (que actúa cuando ya estamos enfermos) a una medicina preventiva y proactiva.

Pero estas promesas también vienen acompañadas de desafíos importantes. Uno de ellos es la seguridad. ¿Qué efectos a largo plazo pueden tener las nanopartículas en el cuerpo? ¿Cómo se eliminan? ¿Pueden acumularse en órganos? Además, existen dilemas éticos: ¿Quién controla esta tecnología? ¿Podría usarse para modificar genéticamente a una persona sin su consentimiento?

Estas preguntas aún están en debate, y hacen que la regulación y la investigación responsable sean fundamentales. La nanomedicina tiene un potencial enorme, pero necesita avanzar con transparencia, con controles rigurosos y siempre pensando en el beneficio de los pacientes.

Una revolución silenciosa

La nanotecnología en medicina no es sólo una promesa futurista, y aunque todavía hay camino por recorrer, lo que está claro es que este campo marcará el rumbo de la medicina en las próximas décadas.

Entender cómo funciona, qué avances se están produciendo y qué preguntas debemos hacernos como sociedad es clave para no quedarnos atrás. Porque lo nano, aunque invisible a simple vista, está cambiando cosas enormes, desde nuestra salud hasta nuestra forma de vivir. Incluso, en un futuro no muy lejano, podría ofrecernos la posibilidad de curarnos incluso antes de llegar a enfermar.


(Fuente: The Conversation)

lunes, 21 de abril de 2025

La esperanza humana depositada en la nanotecnología: nueve predicciones y un sueño

Con el primer cuarto del siglo XXI casi concluido, las promesas de la nanotecnología están dejando de ser algo parecido a la ciencia-ficción para convertirse en realidad. 

Recreación de un nanorrobot reparando ADN (Foto: K_E_N / Shutterstock).

Desde la medicina hasta la energía, sus aplicaciones están transformando industrias y mejorando vidas. Pero ¿hacia dónde se dirige su futuro? ¿Cuál será su impacto a largo plazo? Para responder a estas preguntas,  aquí tenemos nueve predicciones y un sueño que, quizás en los albores del siglo XXII, podría hacerse realidad.

• Nanopartículas que salvan vidas

La medicina es uno de los campos que más se beneficiará de la nanotecnología. La medicina personalizada, basada en perfiles moleculares, será cada vez más común. Los nanomedicamentos "teranósticos", que combinan terapias y diagnósticos en una sola molécula, permitirán administrar fármacos de manera localizada y monitorizar su efectividad en tiempo real. Esto mejorará la precisión de los tratamientos y reducirá los efectos secundarios, marcando un nuevo paradigma en la cura de enfermedades.

Imagen de una reconstrucción de una superficie, tal y como se puede visualizar usando un microscopio de efecto túnel. Se pueden ver las posiciones de los átomos individuales que componen la superficie (Foto: Wikimedia Commons).

• Impacto pandémico

La pandemia de covid-19 demostró el potencial de la nanotecnología en la lucha contra enfermedades infecciosas. Las vacunas y test utilizaron nanopartículas, como las de oro, para mejorar su eficacia. En el futuro, la fotónica jugará un papel clave: nanopartículas de fotocatálisis y luz ultravioleta inactivarán virus, mientras que membranas avanzadas purificarán el aire. Estas tecnologías nos protegerán de futuras amenazas y ayudarán a entender cómo interactúan los patógenos con los materiales.

• Adiós combustibles fósiles

Los nanomateriales, con su enorme superficie específica, mejorarán la eficiencia de dispositivos energéticos. Esto incluye células solares más eficientes, materiales que generan electricidad a partir del calor residual y baterías de mayor capacidad. La nanotexturación (modificación de la superficie de un material a escala nanométrica) permitirá optimizar reacciones químicas clave, acelerando la adopción de energías renovables y reduciendo nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

• La sociedad 5.0

Concepto impulsado por Japón, busca integrar tecnologías avanzadas como la IA y la nanotecnología para mejorar la calidad de vida y la productividad económica. Los nanodispositivos serán fundamentales en esta transformación, permitiendo avances en áreas como la salud, la movilidad y la gestión de recursos.

En este sentido, tendrán importancia capital los "wearables", dispositivos que permitirán el seguimiento en tiempo real de biomarcadores, protegiendo a trabajadores mediante alertas tempranas y transmisión de datos críticos. Además, redefinirán el futuro de la interacción humano-computadora y la gestión de riesgos en un mundo cada vez más conectado.

En las nuevas ciudades inteligentes, los sensores nanométricos podrán optimizar el tránsito, reducir el consumo energético y mejorar la seguridad.

El futuro de la nanotecnología (Foto: gráfico de Jordi Díaz).

• Curando edificios

La nanotecnología revolucionará la construcción y el mantenimiento de infraestructuras. Recubrimientos y aditivos basados en nanopartículas permitirán que los materiales se "curen" solos al dañarse. Por ejemplo, nanopartículas dispersas en estructuras migrarán hacia grietas para rellenarlas y repararlas automáticamente.

Esta tecnología podría aplicarse a diversos ámbitos, desde cabinas de aviones hasta microelectrónica, convirtiéndose en su propio "sistema inmunitario". Esto reduciría costes y aumentaría la vida útil de los materiales.

• Soldados nanotecnológicos

En un contexto de creciente inversión militar, la nanotecnología transformará el diseño y uso de equipos bélicos. Uniformes que se camuflan automáticamente o sistemas de detección avanzados serán una realidad. Estas innovaciones aumentarán la seguridad de los soldados y mejorarán la eficiencia en el campo de batalla. El uso menos deseado de la nanotecnología pero, al parecer, lamentablemente inevitable.

Cultivos más eficientes

La agricultura afronta el desafío de producir más alimentos con menos recursos y menor impacto ambiental. La nanotecnología posibilitará la entrega inteligente de pesticidas y fertilizantes directamente a las plantas, minimizando la contaminación. Además, nanosensores permitirán monitorizar en tiempo real la salud de los cultivos, la fertilidad del suelo y la calidad del agua. Esto optimizará la producción y reducirá el uso de químicos, impulsando una agricultura más sostenible.

Marte más cerca

Nanomateriales como los nanotubos de carbono permitirán crear componentes de naves más ligeros y resistentes, reduciendo los costos de despegue y aumentando la carga útil. Además, mejorarán los sistemas de soporte vital y facilitarán el desarrollo de instrumentos científicos avanzados para la búsqueda de vida extraterrestre. La nanotecnología será clave para establecer hábitats sostenibles en otros planetas.

Comparaciones de los tamaños de los nanomateriales (Foto: Wikimedia Commons).

• Le debemos un favor a la naturaleza

La nanotecnología está jugando un papel crucial en la protección del medio ambiente. Ya se están utilizando nanomateriales magnéticos para limpiar aguas contaminadas, y en el futuro, los nanorobots (minúsculas moléculas que pueden ser controladas por estímulos externos) podrían acompañar estos esfuerzos. Además, mejorará la captura de emisiones de CO₂ y la eficiencia energética, contribuyendo a la lucha contra el cambio climático.

Y un sueño: nanocirujanos prodigiosos

Muchísimos recordaremos la película "Viaje fantástico" (Joe Dante, 1987), en la que un grupo de científicos y médicos viajaba por un cuerpo humano en un submarino, con el objetivo de eliminar un tumor. Quizás nosotros no lo logremos, pero los nanorobots sí. Imaginemos "nanocirujanos" navegando por nuestro torrente sanguíneo, monitorizando nuestra salud y actuando cuando es necesario. Un mundo donde las enfermedades se detecten y traten antes de que aparezcan los síntomas, donde nuestros cuerpos estén en constante reparación gracias a estos pequeños guardianes. Este sueño podría hacerse realidad con los avances en nanorobótica.

El siglo XXI acabará de confirmar si muchas de las predicciones alrededor de la nanotecnología se convierten en realidad y, quizás, también alguno de nuestros sueños. Porque no es sólo presente, es el futuro reescribiéndose átomo a átomo. Un futuro que está más cerca de lo que podamos pensar.

(Fuente: The Conversation)

viernes, 4 de octubre de 2024

El sueño de "fabricar" agua está un poco más cerca: ya pudimos observar la formación de moléculas de H₂O

Una nueva técnica de microscopía ha permitido acercarse aún más a esta reacción química.

(Foto:  Liu, Koo, et al. / Yusuf P).

Llevar agua donde no la hay. Ya sea en lugares áridos o aquellos que sufren sequía, o en una misión espacial, son numerosas las circunstancias en las que "fabricar" agua, juntar átomos de oxígeno e hidrógeno para formarla, resultaría de gran ayuda. En la teoría ésto es posible, pero en la práctica es otra cosa, aunque sólo por el momento.

Un equipo liderado por investigadores de la Northwestern University (Estados Unidos) ha logrado observar a escala nanoscópica y en tiempo real la unión de átomos de oxígeno e hidrógeno para formar moléculas de agua. El equipo logró captar las imágenes en un video con una resolución de tan solo 0,102 nanómetros.

El experimento tenía como objetivo estudiar al detalle el rol del paladio como catalizador de la reacción química mediante la cual átomos de hidrógeno y oxígeno pueden combinarse para formar monóxido de dihidrógeno o H₂O, la molécula del agua.

Según explica el equipo responsable del estudio, conocer cómo el paladio ejerce su influencia era hasta ahora algo extremadamente difícil debido a que el estudio de la reacción requería combinar visualizaciones directas con un análisis estructural a escala atómica, y eso es precisamente lo que consiguieron.

El equipo logró visualizar las muestras de este gas contenido a presión atmosférica con una resolución de 0,102 nanómetros, un paso significativo respecto a experimentos anteriores en los que se había logrado una resolución de "solo" 0,236 nanómetros.

El equipo utilizó una membrana cristalina ultrafina desarrollada para el experimento. Esta membrana aguantaba las moléculas de gas en una serie de nanoreactores dispuestos hexagonalmente (como un panal de abejas, explican) que permitía la observación en microscopios de electrones de transmisión de alto vacío.

Los detalles metodológicos fueron publicados en un artículo en la revista Science Advances, mientras que los pormenores del estudio en moléculas de agua fueron publicados en un segundo artículo en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Al observar la reacción, lo primero que vieron fue la entrada en el paladio de los átomos de hidrógeno. Estas "expandían la estructura cuadriculada de la red", señala textualmente el equipo. Después observaron, añaden que no sin cierta incredulidad, la formación de pequeñísimas burbujas de agua sobre la superficie del paladio, y éstas podrían ser las burbujas más diminutas jamás vistas.

Para confirmar que, efectivamente, se trataba de agua, el equipo recurrió a una técnica llamada espectroscopía de pérdida de energía de electrones. Esta se centra en la energía liberada por los electrones dispersados en la reacción y permitió al equipo identificar el agua de estas burbujas.

El agua es el nutriente más importante para permitir que nuestro cuerpo continúe funcionando. Las sequías y la aridificación generan una temible presión sobre nuestros sistemas hídricos que acarrea problemas para los cultivos y para nuestra salud. Y es que la escasez de agua nos obliga a recurrir a fuentes menos saludables, aumentando el riesgo de contraer enfermedades infecciosas.

El agua también es fundamental en las misiones espaciales. Misiones de larga duración como la de la Estación Espacial Internacional requieren complejos sistemas de reciclado de aguas. Pero al menos la estación tiene la ventaja de la proximidad: llevar agua a la Luna o a Marte requiere un costo notablemente mayor.

Ahora, cualquiera que sea el contexto, el sueño de "fabricar" agua de forma eficaz y eficiente está un poco más cerca de convertirse en realidad.

(Fuente: Xataka)

martes, 20 de agosto de 2024

El transistor (casi) inmortal ya ha nacido: tiene el potencial de revolucionar la industria de los chips

Los transistores que proponen los físicos del MIT son capaces de conmutar cien mil millones de veces sin degradarse.


Los transistores son la piedra angular sobre la que se yergue la industria de los semiconductores. Actualmente podemos encontrar estos diminutos elementos en prácticamente cualquier circuito integrado que podamos imaginar: microprocesadores, amplificadores de potencia, conmutadores, rectificadores, osciladores… Y esto en la práctica significa que residen dentro de nuestros ordenadores, smartphones, tabletas, equipos de música, televisores, radios, coches, equipamiento médico y un sinfín de dispositivos más.

Aunque sus precursores son aún más antiguos, los primeros transistores tal y como los conocemos actualmente fueron inventados en 1947 por John Bardeen, William Shockley y Walter Brattain, tres físicos de los Laboratorios Bell.

Una forma sencilla de definir un transistor nos invita a describirlo como un dispositivo electrónico semiconductor que es capaz de responder a una señal de entrada entregándonos una salida determinada. Un amplificador electrónico, por ejemplo, incrementará en su salida la potencia, la tensión o la corriente de la señal que coloquemos en su entrada, recurriendo, eso sí, a una fuente de alimentación externa.

Existen varios tipos de transistores (bipolares, de contacto puntual, de efecto campo, uniunión, de electrón único, fototransistores, electroquímicos orgánicos, etc.), pero, afortunadamente, no hace falta que profundicemos en ellos mucho más.

Nos basta conocer dos datos más acerca de estos dispositivos. Por un lado, que son elementos activos dentro de los circuitos integrados. Y, además, que los que nos han permitido alcanzar el nivel de integración que utilizan las técnicas litográficas actuales son los de efecto campo (FET).


Los transistores se encuentran entre los componentes más habituales de cualquier aparato electrónico.

El transistor más rápido y resistente creado hasta ahora

El físico español Pablo Jarillo-Herrero y sus colegas del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), en EE.UU., hablaron del potencial del nitruro de boro en un artículo científico que publicaron en 2021. En aquel momento su propuesta era tan solo teórica, pero tres años después han llevado sus ideas a la práctica. Y sí, tienen un potencial enorme. Lo que han hecho, en definitiva, es fabricar un nuevo tipo de transistor utilizando un material ferroeléctrico ultradelgado constituido del mencionado nitruro de boro, que es un compuesto extremadamente duro constituido en la misma proporción por boro y nitrógeno.

"En mi laboratorio ante todo hacemos física fundamental [...] Este es uno de los primeros ejemplos, quizá el más contundente, de cómo la ciencia básica nos ha llevado a algo que tiene la capacidad de ejercer un gran impacto gracias a sus aplicaciones", sostiene Jarillo. Esta declaración de este científico se sostiene sobre el hecho de que los transistores que ha creado su equipo tienen una velocidad de conmutación, una resistencia y un tamaño tan compacto que presumiblemente pueden dar lugar a una nueva electrónica capaz de entregarnos dispositivos mucho más rápidos y eficientes desde un punto de vista energético que los actuales.

Estos científicos del MIT han publicado los resultados preliminares de sus pruebas con los transistores de nitruro de boro en la prestigiosa revista Science, y en su artículo hacen hincapié en otra característica fundamental de estos dispositivos: son inmunes al desgaste que a medio o largo plazo degrada otros materiales similares. Raymond Ashoori, otro de los responsables de esta investigación, explica el impacto que esta propiedad puede tener en los futuros dispositivos electrónicos que presumiblemente utilizarán este nuevo tipo de transistores.

"El milagro es que al deslizar las dos capas que constituyen los transistores unos pocos ángstroms obtienes una electrónica radicalmente diferente. Y en el deslizamiento no se desgasta nada. Cada vez que escribes o borras datos en una memoria flash se produce cierta degradación. De hecho, con el tiempo se desgasta, por lo que es necesario poner a punto métodos muy sofisticados para distribuir dónde estás leyendo o escribiendo en el chip", puntualiza Ashoori. Todo suena realmente bien, pero es importante que tengamos en cuenta que esta tecnología todavía no ha salido del laboratorio. Y cuando lo haga, entre otros desafíos, tendrá que demostrar su escalabilidad. En cualquier caso, no cabe duda de que estamos ante algo muy prometedor.

(Fuente: Xataka)

jueves, 21 de marzo de 2024

Nanotecnología: tecnología de última generación, ¿qué son los nanobots?

Los nanobots son robots nanoscópicos con un tamaño aproximado al de un átomo. La Nanotecnología estudia la materia desde un nivel de resolución nanométrico, (unidad de longitud) corresponde a una mil millonésima parte de un metro. Hay que saber que un átomo mide menos de 1 nanómetro, por eso decimos que el tamaño de un nanobot deberá de ser parecido al de un átomo. Nano significa enano y es todavía más pequeño que micro. El estudio de los nanobots se encuentra dentro de la ciencia de la nanorobótica o nanotecnología y también se pueden llamar nanobots, nanoides, nanites, nanoagentes, nanorobots o nanomáquinas. Futuro o realidad, el problema de los nanobots Si hablamos del futuro, imagínate que vas al médico para recibir tratamiento para una fiebre persistente. En vez de darte una pastilla o una inyección, el médico te envía a un equipo médico especial que implanta un pequeño robot en tu torrente sanguíneo. El robot detecta la causa de la fiebre, viaja al sistema apropiado y proporciona una dosis de la medicación directamente a la zona infectada. ¿Futuro o realidad? De momento futuro.

El mayor problema, ahora mismo, es dotar a los nanobots de movimiento autónomo y de un sistema de navegación. Algunos diseños utilizando el propio cuerpo del paciente como una manera de generar energía para los nanobots utilizando la corriente sanguínea o el calor del cuerpo humano. En cuanto al movimiento se está investigando en dotarles de cilios (extremidades en forma de pelillos) que vibren. La mayoría de los investigadores se fijan en los microorganismos (como las bacterias) para intentar dotar de movimiento a los nanobots. Incluso hay algunos que usan una simple hélice. Para guiar a los nanobots se están utilizando campos magnéticos externos al cuerpo humano. ¿Para qué se usan los nanobots?

Se pueden utilizar para viajar al interior del cuerpo humano para combatir algunas enfermedades o reparar órganos, pero, también, pueden realizar otras funciones, como limpiar el medio ambiente, detectar plagas o limpiar un derrame petrolero. Aunque es un campo en el que queda mucho camino por recorrer, la utilización de nanobots, para la cura de enfermedades, y en concreto del cáncer, es uno de los campos más esperanzadores para la medicina del futuro.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Israel (Technion) y la Escuela Politécnica Federal de Zurich, habrían creado nanobots fabricados con polímeros y nanocables magnéticos, capaces de ser introducidos en el torrente sanguíneo humano y teledirigido en su interior para detectar células cancerígenas y liberar medicamentos sobre ellas. Todo esto todavía está en fase de experimentación y no se ha probado todavía en seres humanos, quizás todavía queden unos años hasta que podamos hacer uso real de los nanobots en medicina, aunque en los últimos años se ha avanzado enormemente en muchos de los campos necesarios para crear esta tecnología.

Otro de los usos de los nanobots es para tratamiento de aguas o la limpieza del medio ambiente. Se podría mandar cientos, miles, millones de estos dispositivos y hacer que naden, a través del agua, para ver si está contaminada, catalizar contaminantes y luego recogerlos. Tipos de nanobots Los dos tipos básicos de nanobots son ensambladores y auto-replicantes o autorreplicantes. - Ensambladores son nanobots en forma de células simples que pueden ser capaces de descifrar moléculas o átomos de diferentes tipos, y controlados por programas específicos.

Por su uso, también, se les llama ensambladores moleculares, como una referencia a una estructura que existe en el interior de cada célula de todo ser vivo llamado ribosoma que son los “ensambladores” naturales. - Los auto-replicantes son esencialmente nanobots capaces de duplicarse (autoreplicarse), a sí mismos, a gran velocidad. Este tipo de duplicación ayuda a la construcción de aplicaciones a gran escala o despliegue de nanobots para tareas de gran escala.

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Nanotecnología: reflexiones éticas relacionadas con su investigación y uso

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Actualmente, la nanotecnología es un área emergente del conocimiento de carácter interdisciplinario. Abarca diversas aplicaciones que incluyen la biomédica, alimentos, energía, armamentista e industrial. A pesar del potencial de sus aplicaciones, en este momento surge la necesidad de considerar éticamente los beneficios y riesgos que representa el uso y desarrollo de la nanotecnología para los ecosistemas natural, económico y social.


Desde el punto de vista de la tradición científica, se pueden señalar eventos memorables que han formado parte de la estructura social que reúne a los científicos en las mismas metas. En 1959 Richard Feynman otorgó a la comunidad científica un discurso denominado "Plenty of Room at the Bottom" (Hay mucho lugar en el fondo). Este documento se convirtió en un pronóstico educado de las posibilidades científicas en el estudio de la nanoescala y de alguna manera resumía con gran elocuencia el camino por el que se desenvolverían los científicos en las siguientes décadas. No obstante, a pesar de lo valioso del discurso, omitió mencionar las implicaciones éticas de dicha tecnología.

Actualmente, la nanotecnología abarca uso de materiales y dispositivos en la industria médica, electrónica y diversas cuestiones industriales. Es descripta como un área emergente e interdisciplinaria de investigación con importantes aplicaciones comerciales que involucra a las nanociencias, que serán una tecnología dominante de investigación en las economías del nuevo mundo.

Tiene un carácter interdisciplinario abarcando áreas del conocimiento como física, química, biomédica y ciencia de los materiales. Se ha considerado que tendrá importantes contribuciones para la solución de los retos actuales de protección ambiental, salud y limitaciones de recursos y energía. Como disciplina abarca también el estudio y generación de nanodispositivos para diagnóstico, seguridad y aplicaciones militares. Ha sido también descripta como una tecnología emergente que opera con objetos (átomos y moléculas) enfocados en una escala de aproximadamente 100 nanómetros y aún más pequeños.

La nanotecnología en estos momentos es más que una historia de ciencia ficción. Muchos investigadores la consideran la última caja de juguetes de la naturaleza, que incluye átomos y moléculas, y en la cual las posibilidades de crear cosas nuevas son ilimitadas.

De esta manera, estas dimensiones imposibles de ver con el ojo del ser humano, se convierten en objeto de esperanza y sueño para quienes requieren de un avance tecnológico para -por ejemplo- tratar una enfermedad incurable, pero también son un motivo de preocupación para la comunidad científica, ante la imposibilidad de tener una certeza de las repercusiones de todo el uso de esta tecnología a corto y largo plazo.

Aunque muchas de las preocupaciones éticas con respecto a la nanotecnología están basadas en ideas erróneas, para el imaginario público no existe una diferencia entre lo que es científicamente posible y lo que abraza a la fantasía.

Desafortunadamente, las implicaciones de la tecnología comúnmente han sido dejadas de lado por el discurso ético y científico. Los investigadores, provistos de una libertad de investigación y con el afán de descubrir y aprender de la naturaleza, emprenden una carrera por sumergirse en el mundo nanométrico, con la finalidad de entender cómo se relacionan partículas y moléculas para crear y configurar la realidad.

En este contexto, a pesar de las argumentaciones con respecto los riesgos de una ciencia sin límites, para los teóricos habitualmente la tecnología se ha considerado moralmente neutral, y solo su uso o finalidad han sido materia de una evaluación moral.

No obstante, las implicaciones bioéticas de la investigación en nanotecnología, se deben convertir en objeto de reflexión de comités científicos en sus diferentes niveles. Es decir, es necesario considerar éticamente los beneficios y riesgos que representa el uso y desarrollo de la nanotecnología para la vida social, económica, cultural y aún más complejo, para la vida misma.

La bioética relacionada con la nanotecnología


La dimensión bioética no ha estado alejada totalmente de los espacios científicos. No obstante, ha sido colocada en el ámbito de la investigación médica debido principalmente a las terribles experiencias documentadas.

Para ser específicos, recientemente, las principales preocupaciones en el uso de la nanotecnología se centran en la posibilidad de que sea utilizada por los gobiernos para atentar contra la privacidad, así como la seguridad de la vida humana y animal.

Al respecto, no hay claridad si esta obligación debe recaer en la política pública o en la ética de científicos y fabricantes. A lo anterior se agrega la ignorancia de los encargados de legislar en la materia, no solo en los países en desarrollo, sino aún en los más desarrollados, quienes toman decisiones sin tener pleno conocimiento de las mismas.

En casos previos, como los efectos de los asbestos sobre la salud, o la situación de los organismos genéticamente modificados en Europa, han significado un rechazo público a la tecnología.

Sin lugar a dudas, los preceptos enunciados en Declaración Universal sobre Bioética y Derechos Humanos de la UNESCO (2005), referente a los 15 principios de la bioética, indican que prevalece la obligatoriedad de ser un aspecto fundamental en la evaluación de las implicaciones de avance de la nanotecnología. En este sentido, debe destacarse que, independientemente de la novedad que presenten este tipo de investigaciones, el respeto a la dignidad humana y los derechos humanos, los beneficios y efectos nocivos, el respeto a la autonomía y la responsabilidad individual, el consentimiento informado, respeto a la vulnerabilidad humana, la privacidad y confidencialidad, igualdad, justicia y equidad, no discriminación, respecto a la diversidad cultural, solidaridad, responsabilidad social y salud, aprovechamiento compartido de los beneficios, protección de las generaciones futuras y protección del medio ambiente, siguen siendo una prioridad.


Principales campos de investigación y desarrollo de la nanotecnología.

La nanotecnología como aspiración para lograr justicia social

La justicia es un concepto requerido para mantener el orden social y evitar la desintegración de las comunidades, atendiendo sus necesidades primordiales como, por ejemplo, el derecho a los cuidados de la salud.

La antes mencionada Declaración Universal, en sus artículos 4 y 15, enuncia la necesidad de que los beneficios de la investigación científica sean compartidos con la sociedad de todos los países, enfatizando en que las aplicaciones también se den en los países en desarrollo. Para la UNESCO "la justicia social está basada en la igualdad de derechos para todos los pueblos y el acceso a los beneficios del progreso social y económico para todos, sin discriminación".  En este sentido, resulta entonces imprescindible abordar cuál ha sido el papel de la nanotecnología en promover estos anhelados beneficios entre las naciones.

Desde el punto de vista de investigación, hay esfuerzos dispares entre los países. Así por ejemplo en 2005, se habían reportado en Estados Unidos 4605 investigadores por millón de habitantes y 244 patentes, mientras que en México esas cifras eran de 268 investigadores y sólo una patente, o en India 119 investigadores y también una patente. Desde el punto de vista regional, es importante mencionar que se considera que en América Latina, son Brasil, México y Argentina los países que más han impulsado el desarrollo de las nanotecnologías en este continente, con contribuciones en infraestructura y artículos científicos.

No obstante, en países como Brasil, la nanotecnología ha sido promovida por élites científicas como medio de progreso, eficiencia y competitividad, pero las comunidades pobres no aprecian sus beneficios, y los críticos argumentan que solo ha contribuido a incrementar las desigualdades económicas y sociales en el país.

Desde la perspectiva de su relevancia social, es vital continuar con la discusión de las razones sobre por qué el marco jurídico de la nanotecnología no ha alcanzado un acuerdo en la regulación de su uso.

Algunos aspectos éticos han incluido las oportunidades en medio ambiente y salud y el riesgo potencial de las nanopartículas, así como en la privacidad y control de amenazas surgidas por el uso de nanodispositivos, las posibilidades de tratamiento de enfermedades humanas, las consecuencias éticas en aspectos de equidad, justicia global, distribución de beneficios y riesgos, incluyendo aspectos éticos con respecto a pacientes y propiedad de derechos.

Dentro de los esfuerzos previos, destaca la declaración firmada por más de cien organismos, denominada Principios para la Supervisión de las Nanotecnologías y Nanomateriales, en donde se profundiza en la necesidad de aplicar la duda razonable en productos o procesos que puedan suponer un riesgo para la salud.

Aunque es importante este esfuerzo, desafortunadamente se enfoca en los riesgos e impactos de la nanotecnología, pero no establece ninguna declaración pertinente con respecto a la distribución de los beneficios de aplicación de la misma. Es decir, no se pueden negar los beneficios que pueden traer a la humanidad las diferentes aplicaciones nanotecnológicas, por lo que no se debe satanizar su uso, pero también es importante abordar ciertas cuestiones que pueden afectar derechos fundamentales o bien poner en riesgo la vida en general.

Por otro lado, puede resultar sorprendente desde el punto de vista del principio de justicia que la investigación sin precedentes en lo nano, puede llegar a niveles de manipulación de átomos en un microscopio de efecto túnel, pero sigan sin solución enfermedades antiguas en los países pobres. La justicia global requiere que la investigación en nanotecnología impacte al ingreso y salud, no solo de los países ricos, sino también del denominado Tercer Mundo, en donde todavía 2,3 millones de personas mueren anualmente por enfermedades prevenibles con vacunación.

El riesgo de la nanotecnología visto desde las políticas públicas

La ciencia de la nanoescala tiene asociada incertidumbre debido a la posible evolución y potencial de novedosas propiedades de nanomateriales, que desde el punto de vista de las políticas públicas deben incluir nuevos modos de participación en la toma de decisiones, junto con enfoques para la administración del riesgo.

Este enfoque debe visualizar el concepto de autonomía, los usos militares de estos materiales y los peligros a la salud. Desafortunadamente, gran parte de las decisiones de los gobiernos son desarrolladas bajo un esquema de ignorancia de los peligros y bondades de este tipo de tecnología.

Desde el año 2000, en Estados Unidos se ha elaborado un marco regulatorio que contempla los riesgos de la nanotecnología, tanto en la industria como en las universidades, debido a que la consideran estratégica para la competitividad industrial. Desde el punto de vista de la regulación y estandarización de productos nanotecnológicos, es importante señalar que ya está contemplada por organizaciones como la ISO, la IEC y el CEN. A pesar de no ser mecanismos oficiales, sino de competitividad, regulaciones como el ISO, han llenado el vacío oficial regulatorio en naciones latinoamericanas como México.

En Reino Unido, se han realizado aportaciones relevantes en la materia. El instrumento denominado Reporte Voluntario de Materiales Ingenieriles a Nanoescala, tiene como meta estimular el interés tanto de importadores como de quienes los fabrican, para entregar datos relacionados con su toxicidad y ecotoxicidad.

Por otro lado, en lo que respecta a la investigación en nanotecnología, es importante mencionar que los gastos de gobiernos como Estados Unidos, Israel y China, se han enfocado fuertemente en el desarrollo de industria militar.

Otro aspecto que debe considerarse es que las nanotecnologías en escala industrial consumen miles de toneladas de metros cúbicos de recursos, por lo que debe regularse el consumo desde el punto de vista de la sustentabilidad, así como en la abundancia de basura no reutilizable que pueden generar. Uno de los peligros es la disposición final de los productos cuando culmine su tiempo de vida, generando un alto impacto ambiental. Por ejemplo, en Ghana se han realizado tiraderos de basura digital con un alto impacto a la salud y el medio ambiente.

Finalmente, hay que destacar que uno de los más grandes efectos de la nanotecnología toma lugar en los campos de la biología, la biotecnología y la nanomedicina, por lo que son de relevancia las cuestiones básicas de derechos humanos, en donde también hay riesgos inherentes a evaluar.

Algunas conclusiones

La necesidad de una evaluación bioética de las tecnologías emergentes requiere considerar distintos enfoques. Uno de los que se podría utilizar sería el basado en lo que Hans Jonas ha llamado "la heurística del miedo". De acuerdo con Jonas, en la Edad de la Tecnología, el abanico de consecuencias de las acciones humanas son más amplias que los tradicionales enfoques éticos propuestos.

Por otro lado, Jürgen Habermas se enfoca en la responsabilidad colectiva como imperativo para el análisis de tecnologías emergentes. En este sentido, se destaca su idea de no poder decidir por otros y por ende minimizar el riesgo posible, pero maximizando la libertad de investigación y experimentación. Esto contrasta con otras posturas de investigadores que, aunque ponen de relevancia el principio de precaución considerando el deber moral de asignar riesgos al uso de la nanotecnología versus la libertad personal de utilizar recursos económicos para el desarrollo de dispositivos o nanomateriales para tratamientos avanzados de enfermedades.

Como se puede ver, no hay un enfoque en el análisis local de pequeñas investigaciones al interior de los laboratorios de las empresas y universidades, sino de las publicaciones y los riesgos reportados por las mismas.

Es por este motivo que, a falta de criterios desarrollados propiamente para el análisis ético de esta tecnología, se debe reconocer que los principios de la bioética deben ser utilizados para la reflexión y discusión de los nuevos dilemas surgidos a partir de este tipo de investigaciones.

Dadas las bondades y peligros implicados en el uso de nanotecnología, los investigadores tienen el deber moral de influir para que el marco normativo nacional e internacional no limite el desarrollo del avance científico. Sin embargo, también deben asegurarse que dicho progreso no atente contra la seguridad de los seres humanos y del planeta en general.

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viernes, 22 de diciembre de 2023

Cómo la nanotecnología ayuda a mejorar los materiales

Desde papel más fuerte hasta válvulas cardíacas más duraderas y biosensores para el monitoreo ambiental, especialistas del CONICET en Misiones trabajan en diversos proyectos.


Cada 9 de octubre se celebra el Día de la Nanotecnología, una fecha destinada a difundir esta área de investigación con gran potencial para crear nuevas estructuras, materiales y aparatos, a través de la manipulación de la materia a una escala nanométrica. Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro, una medida que se obtiene mediante la fórmula 10 -9, que coincide con el formato de esta fecha en inglés y originó esta conmemoración internacional. 

En distintos centros científicos del país, especialistas del CONICET llevan adelante múltiples proyectos vinculados a la nanotecnología. Uno de ellos es el Instituto de Materiales de Misiones (IMAM, CONICET – UNaM), donde tres grupos de investigación están generando desarrollos orientados a mejorar la calidad de vida de la sociedad y aportar soluciones orientadas a la industria. 

El estudio y desarrollo de materiales nanoestructurados tiene potenciales aplicaciones en diversas áreas. Una de ellas es la de la medicina, a través de la generación de biomateriales que se pueden utilizar para la fabricación de distintos tipos de prótesis. 

Entre los proyectos que se realizan en Misiones se destaca el de la creación de una válvula cardíaca recubierta con dióxido de titanio nanoestructurado. "Se trata de un material que es compatible con el cuerpo humano y con la sangre, por lo que no genera rechazo y tiene una muy alta durabilidad, a diferencia de otras válvulas que se utilizan actualmente que necesitan reemplazos después de pocos años porque están fabricadas en base a materiales biológicos", explica el investigador del CONICET en el IMAM Mario Rosenberger, quien dirige el Programa de Materiales, Modelización y Metrología (PMMM).

Pero esa no es la única aplicación del dióxido de titanio. El equipo de investigación también está utilizando este nanomaterial para el tratamiento de aguas contaminadas, tanto urbanas como industriales. Junto con las nanopartículas de hierro, estos materiales  permiten eliminar elementos difíciles de remover por otros métodos, como el cromo, el arsénico o contaminantes orgánicos complejos que están presentes incluso en el agua para consumo humano en algunas regiones del país. 

Otra de las áreas de investigación de este grupo está vinculada a la energía y se trata del estudio de nanomateriales para baterías de litio. El objetivo es lograr que estos dispositivos puedan realizar una transferencia más rápida y eficiente, logrando entregar la mayor cantidad de energía posible en poco tiempo y con alta durabilidad. 

También se desarrollan numerosos proyectos vinculados a la nanotecnología basados en el uso de recursos renovables. Así, se ha logrado obtener nanocelulosa, celulosa microfibrilada y nanolignina a partir de los componentes químicos principales de residuos de aserraderos.

"La lignina es un polímero que se encuentra en las células de las plantas. Al transformarla en nanopartículas logramos mejorar algunas de sus propiedades como antioxidante, como antimicrobiano o como protector de rayos UV", detalla la investigadora del CONICET en el IMAM y responsable del Programa de Celulosa y Papel (PROCYP), María Cristina Area

Los nanomateriales que se obtienen a partir de celulosa tienen diversas aplicaciones y están siendo empleados como insumos para la impresión 3D de sensores y dispositivos médicos, refuerzo de papeles y cartones, recubrimientos alimentarios antimicrobianos y distintos tipos de bioplásticos.

Otros de los proyectos en los que trabajan grupos de la provincia de Misiones tienen que ver con el desarrollo de biorreactores que utilizan enzimas de hongos sobre soportes nanoestructurados de óxido de aluminio para el tratamiento de efluentes contaminados. Además, en un trabajo conjunto con el Instituto de Biotecnología de Misiones (INBIOMIS), están produciendo biosensores descartables que monitorean la presencia de varios contaminantes para garantizar la calidad del agua potable, los alimentos y el suelo. 

Asimismo, se está trabajando en la síntesis y caracterización de nanopartículas de óxido de zinc y óxido de silicio para su aplicación en el área medioambiental. Estas actividades se desarrollan en el marco de tesis doctorales, en las que se busca la implementación de nanopartículas de diferentes óxidos como soporte de inmovilización de enzimas, y aplicación en el tratamiento de efluentes contaminados.

"La incorporación de nanopartículas y nanocompuestos para fabricar biosensores brinda la oportunidad de construir una nueva generación de tecnologías de detección", destaca la investigadora del CONICET en el IMAM Alicia Ares, quien dirige el Programa de Materiales y Fisicoquímica (ProMyF). "Los resultados que estamos obteniendo demuestran que es posible combinar la biotecnología y los nanomateriales para resolver problemas del área ambiental. Nuestro objetivo es seguir trabajando para extender esta tecnología al sector productivo industrial", finaliza. 

Para acceder al Repositorio Digital del CONICET, hacé click aquí.

lunes, 18 de diciembre de 2023

Nanociencia y nanotecnología: ventajas y riesgos de trabajar a nivel molecular

La nanociencia y la nanotecnología se presentan como un área de investigación relativamente nueva en el estudio de los materiales, donde convergen diversas ramas del conocimiento (química, física, biología, informática, electrónica, matemáticas, etc.) que permiten estudiar fenómenos inéditos que ocurren a nivel atómico y molecular. Pero como casi todos los grandes descubrimientos y avances científicos de la historia de la humanidad -y ésto puede aplicarse, por ejemplo, tanto a la prehistoria con la aparición del fuego como a la energía atómica en la edad moderna-, puede ser usada para beneficiarnos o perjudicarnos. Escuchemos las dos campanas y que cada uno saque sus propias conclusiones.

Imagen: U.S. Department of Energy.

Un poco de historia

Las referencias iniciales a la nanotecnología fueron presentadas en 1959 por el físico norteamericano Richard Feynmann, en una conferencia en la que vislumbró la posibilidad de manipular materiales a escala atómica y molecular. Se cita un párrafo a continuación:

"[...] Las leyes de la física, hasta donde yo puedo comprender, no nos prohíben la posibilidad de manipular la naturaleza átomo por átomo... no es un intento de violar ninguna ley [...] pero en la práctica, no se ha hecho porque somos muy complejos [...] los problemas de la química y la biología pueden ser en gran parte resueltos si nuestra habilidad para ver lo que estamos haciendo y para hacer cosas a nivel atómico finalmente es desarrollada [...] un desarrollo que, creo, finalmente no puede ser evitado [...]".

Sin embargo, el término "nanotecnología" fue usado por primera vez en 1974 por Norio Taniguchi, investigador de la Universidad de Tokio, quien denominaba así a la capacidad de manejar materiales a nivel nanométrico.

Conceptos básicos y fundamentales

Las leyes que rigen la materia a escala nanométrica son distintas a las de la escala macroscópica. Las reglas que permiten entender el comportamiento de este "nanouniverso" están dadas por las leyes de la mecánica cuántica, la cual determina las propiedades de la materia cuando se ubican en el rango de interés de las nanotecnologías. Algunos principios fundamentales de la mecánica cuántica son:

• Que el intercambio de energía entre átomos y partículas solo puede ocurrir en paquetes discretos llamados "cuantos de energía".

• Que las ondas de luz, bajo determinadas condiciones, se pueden comportar como partículas (fotones).

• Que en algunas circunstancias, las partículas se pueden comportar como ondas.

• Que es imposible conocer al mismo tiempo la velocidad y la posición exacta de una partícula, cuestión que se conoce como el "Principio de Incertidumbre de Heisenberg" (también denominado "Relación de indeterminación de Heisenberg").


Funciones de onda del electrón en un átomo de hidrógeno en diferentes niveles de energía. La mecánica cuántica no puede predecir la ubicación exacta de una partícula en el espacio, solo la probabilidad de encontrarla en diferentes lugares. Las áreas más brillantes representan una mayor probabilidad de encontrar el electrón. (Imagen: Kyle Forinash, Universidad de Indiana).

La nanotecnología en la vida actual: algunas aplicaciones beneficiosas

• Creación de paneles solares con mayor capacidad de acumulación de energía eléctrica.

• En la industria textil, desarrollo de tejidos inteligentes anti-mancha, u otros daños como desgarro.

• En la industria electrónica, construcción de pantallas táctiles más sensibles y flexibles.

• En medicina, algunos nanomateriales permiten un diagnóstico precoz de ciertas afecciones y enfermedades, algo que, en algunos casos, hasta el momento era difícil o imposible mediante los métodos tradicionales.

• En la industria de la construccón, alteración de minerales (básicamente metales) para mejorar su resistencia, peso, flexibilidad y tolerancia a las amplitudes térmicas y otras cuestiones que los afectan.


Imagen: Getty Images / iStock.

Hasta aquí, cinco ejemplos -aunque no los únicos- de los beneficios de la nanotecnología: su "lado luminoso o esperanzador", podría decirse. Pero, sin embargo, hay que tener en cuenta que el uso de nanopartículas puede suponer un riesgo para el medioambiente -y por consecuencia, para nuestra salud- que es necesario evaluar y controlar. Aún no hay consenso a nivel mundial acerca de una estrategia de utilización de nanotecnologías segura y responsable, y actualmente se están manejando nanopartículas sin la información suficiente de sus propiedades y de los riesgos que pueden llegar a suponer para la salud y seguridad, comenzando por los trabajadores expuestos, que son el primer eslabón de la cadena.

Un par de riesgos para los científicos manipuladores a nivel molecular

• Incendio y explosión
: debido precisamente a la falta de investigación y de estudios concluyentes en lo relativo a los nanomateriales, no podemos identificar con claridad las situaciones del potencial explosivo de las nanopartículas. Sin embargo, sí podemos indicar algunas reglas generales como, por ejemplo, que la energía mínima de ignición disminuye con el tamaño, y que la gravedad de las explosiones parecen ser menores que en partículas finas (micras). Como medida de prevención se establece disponer de adecuadas instalaciones antiexplosivas, manipular los nanomateriales en un ambiente adecuado y almacenar los mismos en atmósferas controladas.

Toxicidad: la interacción de las nanopartículas con el sistema biológico suele ser diferente que con partículas más grandes y pueden llegar a todo el cuerpo. La principal vía de entrada es la inhalatoria y, posteriormente, se traslada a cualquier parte del cuerpo (estudios revelan que pasan desde la región nasal al cerebro mediante el nervio olfativo). Además de la vía inhalatoria, también hay que mencionar la vía dérmica, realizando su penetración a través de folículos pilosos, y por último la vía digestiva que, principalmente, derivará de malas prácticas higiénicas durante y luego de la manipulación de estos materiales.

Consideraciones legales y éticas

En el ámbito legislativo, la Comisión Europea (por sólo citar un ejemplo) proporciona una posible definición de los nanomateriales en función de su tamaño, pero sin tener en cuenta el riesgo que puedan suponer. Sin embargo, es realmente complicado trazar la línea para su identificación una vez incorporados a los productos finales.

Por otro lado, la producción, exportación e importación de este tipo de materiales dependen de los compuestos químicos que los formen, ya que todos ellos deben estar detallados en el Registro, evaluación, autorización y restricción de sustancias químicas (por sus siglas, REACH). Además, se exigen técnicas de etiquetado y envasado rigurosas de estos nanomateriales (especialmente si contienen sustancias peligrosas), así como la provisión de un protocolo de actuación para garantizar un uso seguro de los mismos. Pese a todo, las implicaciones legislativas son tremendamente amplias al tratarse de una disciplina que abarca tantas disciplinas científicas, y quedan pendientes cuestiones como el derecho sanitario, la regulación del mercado o la protección de datos.

En cuanto a las consideraciones éticas, éstas se llevan discutiendo desde el año 2003, comenzando con  la reunión celebrada en diciembre por parte de la COMEST (un cuerpo administrativo de la UNESCO) en Río de Janeiro, Brasil. Tres años después, en una reunión celebrada en Dakar, se elaboró un escrito más detallado al respecto, que son las "Recomendaciones de la COMEST sobre políticas en materia de nanotecnología y ética"​. En este documento se habla, entre otras cosas, sobre:

• La dificultad de identificar la toxicidad de los nanomateriales y de los posibles daños a largo plazo que estos pudieran causar, ya sea a los individuos o al medio ambiente.

• La privacidad y confidencialidad, ya que estas tecnologías podrían suponer la implantación de dispositivos de vigilancia nunca vistos, por lo que definir bajo qué términos se aceptaría ésto es algo que también queda pendiente de discusión.

• En otro apartado se alude a cómo la línea entre tecnología y ciencia cada vez se ve más desdibujada, y a la posibilidad de que la propiedad intelectual pueda contribuir a la "nanobrecha" entre países desarrollados y aquellos que están en vías de ello.

• En líneas generales, se alude a la necesidad de una formación ética al respecto, especialmente en el ámbito científico y tecnológico. También se propone la acción inversa: es decir, que los especialistas en ciencias sociales amplíen sus bases de conocimientos científicos, resultando en un efecto más de la pluri-afección de la nanotecnología.

• Se hace especial hincapié en la exigencia de fomentar el debate participativo, ya que, al ser una cuestión interdisciplinaria, expertos de todas las áreas deben sentarse a debatir cuestiones como los riesgos que entrañan, los potenciales beneficios de las mismas o los contextos de aplicación más favorables.

Pese a todo el debate y la aparente fragilidad de los mecanismos legislativos y éticos, hoy en día existen cientos de productos que incorporan este tipo de tecnologías en el mercado, especialmente medicamentos y cosméticos.

Polémicas recientes y potenciales usos perjudiciales

Durante la reciente pandemia mundial de COVID-19, circularon en medios de comunicación y redes sociales, teorías acerca del supuesto uso de estas tecnologías en vacunas para alterar, modificar y "reescribir" nuestro sistema genético, hasta el punto de cambiar nuestro comportamiento social -y hasta ideológico- con fines poco claros.

La realidad es que varios de los grandes laboratorios multinacionales desarrolladores de las vacunas anti-COVID (sin necesidad de hacer nombres, porque todos los conocemos hasta el hartazgo) fueron cuestionados por estas prácticas. Algunos de ellos publicaron -como internacionalmente es exigido- las fórmulas y componentes de sus vacunas para que cualquier persona disponga de esa información. Alguno que otro, sin embargo, prefirió "solapar" esa información, o al menos hacerla parcialmente accesible (usemos el eufemismo "de difícil acceso"), y ahí nació la lógica sospecha.

Dado que es imprescindible que cada persona tenga el legítimo derecho a conocer que sustancias y componentes están introduciendo en su cuerpo en pos de su salud y a modo de prevención o curación, este tema adquiere una enorme relevancia.

¿Qué hay de cierto o no en esas teorías? Es de desear que conozcamos la verdad en este tema que nos afecta a todos, inclusive en el caso de las vacunas que, por calendario obligatorio, recibimos desde la más temprana edad.

Grandes empresas farmacéuticas persiguiendo fines oscuros, decidídamente hay, hubo y habrá -generalmente en complicidad con estados y gobiernos-, y la pandemia de COVID fue una situación ideal para quienes persiguen esos fines. Por eso es imprescindible el acceso público a la información en cuestiones que, como ésta, nos afectan no sólo de manera individual sino a nivel colectivo.

Hay un larguísimo y nada fácil camino por recorrer y -remitiendo al primer párrafo de este post- cualquier avance o descubrimiento científico-tecnológico puede usarse para beneficiar o para dañar. De nuestra parte, es de desear que en este caso se trate de lo primero.

miércoles, 29 de noviembre de 2023

Quitando los frenos al sistema inmunitario

Nanotecnología e inmunoterapia unen sus fuerzas: ahora gracias a unas nuevas nanopartículas ingenieros del MIT han logrado potenciar el sistema inmunitario para aumentar su efectividad en el la lucha contra el cáncer.

Una estrategia prometedora para tratar el cáncer consiste en estimular el propio sistema inmunitario del cuerpo para atacar los tumores. Tras 30 años de investigación la inmunoterapia esta llamada a ser la nueva herramienta revolucionaria contra el Cáncer. Sin embargo, los tumores son realmente efectivos en lo que a suprimir el sistema inmunitario se refiere, por lo que este tipo de tratamientos no resultan igual de adecuados en todos los pacientes.

Ahora, no obstante, ingenieros del MIT han encontrado una nueva manera de aumentar la efectividad de un tipo de inmunoterapia contra el cáncer demostrando que si trataban a ratones con unos medicamentos conocidos como inhibidores de punto de control junto con unas nuevas nanopartículas que estimulaban aún más el sistema inmunitario, la terapia se volvería más poderosa que los inhibidores de punto de control por si solos. De este modo idearon la manera de empaquetar y entregar pequeños fragmentos de ADN que aumentan la respuesta inmune a los tumores, creando un efecto sinérgico que hace que los inhibidores del punto de control sean más efectivos. De hecho, estudios en ratones mostraron que el tratamiento dual detuvo el crecimiento tumoral y, en algunos casos, también el crecimiento de tumores en otras partes del cuerpo.

Según los investigadores, este enfoque podría permitir que la inmunoterapia contra el Cáncer beneficie a un mayor porcentaje de pacientes. “Sabemos que estas terapias funcionan realmente bien en una pequeña proporción de afectados y que por el contrario en otros no funcionan en absoluto. Sin embargo, por el momento aún desconocemos los mecanismos por los que esto se produce", explica Colin Buss biotecnólogo del MIT, de la Escuela de Medicina de Harvard y autor principal del nuevo estudio.

Quitando los frenos al sistema inmunitario

Por decirlo de una manera sencilla, nuestro sistema inmunitario está programado para reconocer y destruir células sospechosas como las cancerosas. Una de las formas que tiene de llevar a cabo esta tarea es a través de las llamadas células T. Sin embargo, el mismo sistema que nos protege cuenta con unas proteínas conocidas como puntos de control que ayudan a evitar que las respuestas inmunitarias sean muy fuertes. La contrapartida es que en ocasiones estas proteínas también evitan que las células T destruyan células cancerosas. Muchos tumores, además, secretan moléculas que suprimen la acción de las células T, lo que hace que su acción sea inútil. La idea detrás de los inhibidores de los puntos de control es que pueden eliminar este "freno" en el sistema inmune y restaurar la capacidad de las células T para atacar tumores.

Varios de estos inhibidores han sido probados en el laboratorio de Buss para tratar una gran variedad de cánceres. "Funcionan increíblemente bien en algunos pacientes, y han mostrado lo que algunos llamarían "curas", para alrededor del 15 al 20% de las personas tratadas con cánceres particulares", explica Sangeeta Bhatia del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer y del Instituto de Ingeniería y Ciencias Médicas del MIT. "Sin embargo, aún queda mucho por hacer para abrir la posibilidad de utilizar este enfoque en más pacientes", añade.

Pinceladas de una batalla entre células

Algunos estudios han encontrado que la combinación de inhibidores de punto de control con radioterapia puede hacerlos más efectivos. Otro enfoque que los investigadores adoptaron fue combinarlos con medicamentos inmunoestimulantes, que como su nombre indica, inducen la activación y respuesta del sistema inmunitario. Una de esas clases de fármacos inmunoestimulantes son los oligonucleótidos: secuencias específicas de ADN o ARN que el sistema inmunitario reconoce como extrañas, y ante las que induce una respuesta de defensa.

Sin embargo, los ensayos clínicos de estos medicamentos inmunoestimulantes no habían tenido un éxito notable hasta el momento, y una posible razón es que los fármacos no estuvieran alcanzando sus objetivos, por lo que el equipo del MIT se propuso encontrar una manera de lograr una entrega más específica de los mismos de modo que estos pudieran acumularse en las células tumorales. Para ello, empaquetaron estos oligonucleótidos en unos péptidos previamente desarrollados capaces de penetrar en las células tumorales. Estos péptidos contendrían un ARN específico capaz de silenciar genes cancerosos de las células tumorales.

Los oligonucleótidos que Bhatia y Buss emplearon en el estudio contienen unas secuencias de ADN específicas propias de bacterias pero no de células humanas, lo que facilitaría que el sistema inmunológico humano las reconociera como un invasor y generara una respuesta. De hecho, estos oligonucleótidos activan específicamente unos receptores en las células inmunes llamados receptores tipo toll -o de peaje- los cuales detectan invasores microbianos. "Estos receptores evolucionaron para permitir que las células reconozcan la presencia de patógenos como las bacterias", dice Buss. "Eso le dice al sistema inmunitario: ¡hay algo peligroso aquí; enciéndete y mátalo!".

Un efecto sinérgico

Después de crear sus nanopartículas, los investigadores las testaron en varios modelos diferentes de cáncer en ratones. Probaron las nanopartículas de oligonucleótidos de forma aislada, a igual que los inhibidores del punto de control y los dos tratamientos juntos por otro lado. "Los dos tratamientos combinados produjeron los mejores resultados, con diferencia", afirma Buss. "Cuando unimos la acción de las partículas con el anticuerpo inhibidor del punto de control, vimos una respuesta muy mejorada en relación con las partículas solas o con el inhibidor del punto de control de forma aislada", continúa. "Cuando tratamos a estos ratones con partículas y el inhibidor del punto de control de manera conjunta, pudimos evitar que el cáncer progresara", añade.

Los investigadores también se preguntaron si podrían estimular el sistema inmunitario para atacar tumores que ya se habían diseminado por el cuerpo. Para explorar esa posibilidad implantaron dos tumores a algunos ratones, uno a cada lado del cuerpo. Le dieron a los ratones el tratamiento inhibidor del punto de control en todo el cuerpo, pero al inyectar las nanopartículas en un solo tumor descubrieron que una vez que las células T habían sido activadas por la combinación de ambos tratamientos, también podían atacar al segundo tumor. "Vimos algunos indicios de que el tratamiento combinado podría estimular una respuesta sistémica, lo cual fue alentador", comenta Bhatia.

Los investigadores ahora planean realizar pruebas de seguridad de las nuevas nanopartículas con la esperanza de desarrollarlas aún más para tratar a pacientes cuyos tumores no responden por sí solos a los medicamentos inhibidores del punto de control. Con ese fin, están trabajando con Errki Ruoslahti del Instituto para el Descubrimiento Médico Sanford Burnham Prebys, quien descubrió originalmente los péptidos que penetran en el tumor. La compañía fundada por Rouslahti ya ha llevado otras versiones de los péptidos penetrantes de tumores a ensayos clínicos en humanos para tratar el cáncer de páncreas. "Todo esto nos hace optimistas sobre el potencial para desarrollar, perfeccionar y fabricar estas nanopartículas a gran escala para ayudar a los pacientes", concluye el investigador con una mirada de esperanza hacia el futuro.

Neutrobots, nanotecnología para tratar tumores cerebrales

Un híbrido entre células, componentes de bacterias y nanorobots consigue atravesar la barrera hematoencefálica para administrar fármacos y tratar tumores cerebrales en ratones.

En los últimos años y en lo que al tratamiento de enfermedades cerebrales o neurológicas se refiere, los científicos se han topado, y nunca mejor dicho, con una barrera difícil de franquear a la hora de desarrollar nuevos tratamientos para tratar una amplia variedad de enfermedades que van desde el Parkinson o el Alzheimer, hasta llegar a los propios tumores cerebrales. Hablamos de la barrera hematoencefálica, una fina capa de células que rodea a los vasos sanguíneos del cerebro y que no por fina cumple con menor eficacia su función, la de evitar el flujo de sustancias indeseadas entre el sistema circulatorio y nuestro encéfalo.

Hoy la barrera hematoencefálica es objeto de numerosos estudios. Así por ejemplo, la semana pasada informábamos como una investigación centrada en las diferencias entre las barreras hematoencefálicas de hombres y mujeres, abría la puerta para sentar las bases sobre como distintas enfermedades neurológicas afectan de manera diferente a los seres humanos según su sexo.

Nanotecnología para tratar trastornos cerebrales.

Y es que atravesar esta barrera se ha convertido en la clave para tratar las múltiples afecciones del cerebro, así como para incrementar su efectividad, ya que al ser la mayoría de los fármacos para el tratamiento de enfermedades neurológicas administrados por vía oral o intravenosa, la función protectora de la barrera hematoencefálica motiva que los diferentes tratamientos no alcancen su diana, en este caso el cerebro humano, y cumplan con su propósito.

En este sentido, el de superar esta barrera, a principios de enero también nos enterábamos de como científicos del hospital de Brigham y el Hospital Infantil de Boston habían logrado mediante nanotecnología de polímeros atravesar la misma para administrar diferentes moléculas que podrían tener un efecto beneficioso y terapéutico.

Neutrobot, el nuevo avance de la nanotecnología

Ahora, en un paso más allá, un equipo de investigadores dirigidos por la doctora Hongyue Zhang, del Instituto de Tecnología de Harbin, en China, han conseguido integrar diferentes componentes de células y bacterias en un microrobot magnético capaz de atravesar la barrera hematoencefálica de ratones sin ser atacados por el sistema inmunológico. Bautizados como "neutrobots", éstos consiguieron administrar un tratamiento eficaz para los tumores cerebrales de los ratones estudiados y aumentar la supervivencia de los animales.

Para construir sus microrobots, los investigadores expusieron neutrófilos de ratón -un tipo de leucocito abundante en la sangre- a partículas de nanogel magnético recubiertas con trozos de membrana de Escherchia coli. Al reconocer a las bacterias como seres extraños, los neutrófilos envolvieron las partículas, transformándose en neutrobots. "Así, los microrobots biohíbridos combinan las capacidades de propulsión y unión de gel magnético con la biocompatibilidad natural y las capacidades de penetración de la barrera hematoencefálica de los neutrófilos, lo que supone una promesa considerable para la administración clínica de fármacos al cerebro" explica Zhang.

Los científicos pusieron a prueba su experimento en un modelo de tumor de ratón. Los neutrobots, cargados con el medicamento contra el cáncer llamado paclitaxel, "pasaron de contrabando" al fármaco a través de la barrera hematoencefálica, liberando después los nanogeles y medicamentos cerca de los tumores cerebrales, lo que se tradujo en una mayor supervivencia de los ratones tratados. Como siguiente paso, Zhang tendrá que desarrollar un sistema de control magnético más fuerte para activar los microrobots en un espacio de trabajo más grande: quizá, todo el cuerpo humano.