Nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médico* - Pontificia ...

388Nanotecnología en el diagnóstico ytratamiento médico*DIANNEY CLAVIJO GRIMALDI 1GRÉGORY ALFONSO GARCÍA 2CIRO ALFONSO CASADIEGO 3ResumenCada día se hace más evidente la necesidad de investigar la utilización de nanomateriales enlos diferentes campos de la medicina, tanto en el diagnóstico temprano de diversas enfermedades,como en su utilidad como acarreadores y liberadores de medicamentos, en elrecubrimiento de dispositivos de uso clínico, en el control de infecciones y su posibleintervención en terapia génica. Éstas y futuras aplicaciones, así como los efectos debidosa su utilización, justifican profundizar en el papel de la nanotecnología en la actividadmédica.Palabras clave: nanomedicina, nanotecnología, nanopartículas.Title:Nanotechnology in the diagnosis and medical treatment* La presente revisión fue presentada en el II Simposio Nacional en Nanotecnología: Nano ForumColombia, 2007.1 Docente. Departamento de Morfología. Facultad de Medicina. Universidad Nacional de Colombia.Docente experto fisiología. Facultad de Medicina y Facultad de Enfermería, e Instituto de Investigación.Unisánitas.2 Docente facilitador. Docente experto genética, bioquímica y biología celular y molecular. Facultad deMedicina e Instituto de Investigación. Unisánitas. Docente. Laboratorio de Inmunología Clínica. Facultadde Ciencias. Pontificia Universidad Javeriana.3 Docente experto morfología. Facultad de Medicina y Facultad de Enfermería, e Instituto de Investigación.Unisánitas. Docente Departamento de Morfología. Facultad de Medicina. Universidad Nacionalde Colombia.Recibido: 18-01-2008 Revisado 22-03-2008 Aceptado: 15-06-2008Clavijo D., García G.A., Casadiego C.A., Nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médico

390• Diagnóstico y manejo de enfermedadescardiovasculares. La enfermedadcardiovascular y sus consecuencias(enfermedad coronaria,infarto del miocardio, accidente cerebrovascular)ocupan en nuestropaís los primeros lugares de morbilidady mortalidad por causas no relacionadascon la violencia.• La detección a nivel celular ymolecular de las lesiones de aterosclerosisen la pared de los vasos esposible gracias a la utilización denanopartículas que se unen específicamentea factores locales producidospor activación de la placaaterosclerótica (por ejemplo, fibrinao factor tisular), marcadores de angiogénesisy macrófagos. Al mismotiempo que se localiza la lesión,la nanopartícula liberaría medicamentos(paclitaxel o doxorrubicina,por ejemplo) para inhibir la angiogénesisy la proliferación celular quelleva a la estenosis del vaso sanguíneoafectado por la placa.En el caso de los pacientes cuyodiagnóstico se hace cuando ya se presentaisquemia miocárdica (insuficienciaen el riego sanguíneo que puedellevar a infarto), además de permitir laimagen del territorio isquémico, lananopartícula podría incorporar genesde factores de crecimiento que seríanincorporados por la maquinaria genéticade la célula miocárdica para queella misma produzca proteínas “terapéuticas”(fenómenos de transfeccióny transducción génica) [25,26].• Cambios en la forma de administraciónde algunos medicamentos.Muchos medicamentos de uso comúnson péptidos o proteínas (porejemplo, insulina, hormonas, algunasvacunas y medicamentos antineoplásicos).Éstos no pueden seradministrados por vía oral debido aque son degradados enzimáticamente,tienen baja absorción, escasa capacidadpara atravesar membranasbiológicas, rápida eliminación yvida media corta. El uso de nanoesferasy nanocápsulas permitiría nosólo su administración oral sino lareducción de los efectos secundarios,al disminuir la irritación de lamucosa gastrointestinal, la toxicidady la posibilidad de inmunización,además de que mejorarían sueficacia al aumentarse la estabilidaddel compuesto activo, la biodisponibilidady la absorción[17,27].• Control del sangrado. La nanotecnologíaparece abrir una posibilidadinteresante frente a los métodostradicionales de hemostasia (porejemplo, mediante presión, cauterización,utilización de fármacos,etc.) que generalmente requierencondiciones específicas y no sóloocluyen el vaso comprometido (vasoconstricción)sino los de tejidosadyacentes, afectando el suminis-Clavijo D., García G.A., Casadiego C.A., Nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médico

392La interferencia de ARN es un mecanismopor el cual pequeños ARNAno codificantes silencian la expresiónde genes específicos. El desafío en laterapia basada en interferencia deARN es activar selectiva y eficientementeel silenciamiento génico[33].La introducción de siARN (ARNpequeños de interferencia) para producirel silenciamiento de ARNm(ARN mensajeros) que debíantraducirse para formar proteínas específicas,ha producido un gran impactoen el tratamiento futuro de varias enfermedadesde muy difícil manejo, entreellas el cáncer, la esclerosis lateralamiotrófica, la ateroesclerosis grave, ladistrofia muscular de Duchenne y ladegeneración macular de la retina.Los silenciadores (siARN) puedenser administrados por vía intravenosa,pero su llegada a la célula blanco noes fácil debido a los mecanismos deinmunidad innata que destruyen lossiARN circulantes y evitan que entrena las células. La posibilidad de unirsiARN a nanopartículas diseñadas para“no ser vistas”, es decir, que no seandetectadas por estos mecanismos decontrol y para ligarse específicamentea un tipo celular (por ejemplo, una célulacancerosa), haría que el tratamientofuese selectivo, evitando la inhibicióno influencia en otros genes que compartenhomología parcial y no son elblanco original (efecto off-targed)[33-35].Los ensayos en ratones, en los cualesse utilizaron nanopartículas multifuncionalescon múltiples funciones,de 25 a 40 nm de diámetro, a las quese incorporó ácido fólico, una partículade reconocimiento específico ysiARN como agente antineoplásico,demostraron la presencia de un bloqueocompleto del crecimientotumoral, lo cual se considera bastantepromisorio no sólo para el tratamientodel cáncer sino también de infeccionescomo la hepatitis y el sida[36].• Control de infecciones. Lasnanoemulsiones pueden utilizarsecomo medio para la administraciónde vacunas por vía mucosa (porejemplo, nasal u ocular) sin necesidadde ser almacenadas en frío,lo cual es ventajoso en áreas rurales,por ejemplo.Asimismo, aprovechando las propiedadestóxicas de los metales, enparticular la producción de especiesreactivas de oxígeno (radicales libres)bajo luz ultravioleta, se han diseñadoemulsiones con nanopartículas de plata,útiles en la asepsia y antisepsia enambientes hospitalarios y extrahospitalarios,ya que inactivan la mayoríade los microorganismos, incluso elVIH-1.La nanotecnología también puedeutilizarse en el diagnóstico rápido deenfermedades infecciosas, mediante eldiseño de diversos biosensores queClavijo D., García G.A., Casadiego C.A., Nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médico

393detectan el ADN específico de un agenteinfeccioso particular y las variedadesresistentes a los antibióticos, lo cualpermitiría la instauración oportuna yprecisa de la terapia antimicrobiana.Como se ha mencionado, las nanopartículasservirían como liberadores específicosde medicamentos y, además,se estudia la posibilidad de que seanutilizadas en terapia génica, para modificarel comportamiento de parásitoscomo Plasmodium falciparum[37].Además de las anteriores aplicaciones,es necesario mencionar que losavances tecnológicos en los instrumentosque permiten visualizar estructurasnanométricas se han convertidoen aliados de la biología molecular.Recientemente, gracias a la utilizacióndel microscopio de fuerza atómica, queprovee nuevos métodos para el estudiofuncional de proteínas de membranacelular in situ, se ha logrado unacaracterización más precisa del receptortipo 1 de la angiotensina II (AT1),así como de otros subtipos de receptores,como el AT4 (38). Estos conocimientosserán útiles, no sólo paraprofundizar en el conocimiento de losmecanismos involucrados en el controlde la presión arterial mediante eluso de medicamentos que bloqueanestos receptores, sino de las posiblesaplicaciones de los mismos a nivelneuronal, en las áreas cerebrales dondesu expresión es abundante: los ensayosen cultivos celulares de neuronas decorteza e hipocampo, demostraronque el uso de bloqueadores de receptoresAT1 se relacionan con la disminuciónde la acumulación de laproteína amiloide tipo b de la enfermedadde Alzheimer[39].Tal como se anotó, éstas son sóloalgunas de las posibilidades de la nanotecnologíaque prometen cambiar elpanorama en el diagnóstico y tratamientomédicos. Sin embargo, el uso denanosistemas, a pesar de su capacidadpara imitar los sistemas moleculares ycelulares normales en tamaño y funcióny de sus potenciales beneficios, puedeacarrear riesgos al desconocerse, en lamayoría de los casos, la reacción delcuerpo humano a los mismos.Los estudios en humanos y animalessugieren que la inhalación de nanopartículasy su translocación a lacirculación se relacionan con eventoscoronarios. Los alcances de la perturbaciónen el sistema inmune son desconocidos.La interacción de lasproteínas de las células hepáticas, delbazo y de los ganglios linfáticos connanopartículas, puede cambiar susantigenicidad y generar respuestasautoinmunes[17,40].Las nanopartículas derivadas de lacombustión (combustion derivednanoparticles, CDNP) ya sean de origennatural (resultantes de erupcionesvolcánicas o de la erosión) o por actividadhumana (uso de diesel y combustiblede aviones), una vez inhaladasUniv. Méd. Bogotá (Colombia), 49 (3): 388-398, julio-septiembre de 2008

394pasan a la circulación sistémica y provocanalteraciones en el ritmo cardíacopor efecto tanto en el sistemanervioso central como en el corazón.Su fagocitosis a nivel alveolar se relacionacon procesos de inflamacióncrónica y daño del ADN, con la consecuenteposibilidad del desarrollo deneoplasias.Las CDNP que evaden la fagocitosisincrementan la incidencia deeventos coronarios, como ya se mencionó,y de daño crónico sobre lascélulas endoteliales, lo cual favoreceel desarrollo y activación de placas yla trombogénesis[41,42]. Es por esto,y por los potenciales efectos que aúndesconocemos, que es necesario insistirque, a la par de los adelantoscientíficos y tecnológicos, debe avanzarseen los principios éticos queguiarán la utilización de este conocimiento[43].Tabla 1Nanosistemas frecuentemente utilizados en biología y medicinaNanosistemaDefiniciónAplicaciones más comunesReferenciasPuntos cuánticosAgregados de cientos de átomos(por ejemplo, cadmio, tecnecio, cinco selenio, tantalio, indio), cubiertosexternamente por solventes no polareso solubles en medios acuososa los que además pueden añadirseligandos u otros componentes.Debido a la emisión de fluorescencia,son útiles en diagnósticoimaginológico[10,11] y en el estudiodinámico de procesos celulares[12,13].2, 4 - 8NanoliposomasVesículas en las cuales un volumenacuoso que, generalmente, contieneel compuesto activo, es rodeado poruna membrana fosfolipídica similara la membrana celular.Acarreadores de gran variedadde medicamentos, agentes decontraste y radiofármacos.Se está desarrollando una nuevageneración capaz de incorporarfulerenos para liberar medicamentosno solubles en agua.2, 9-142,15-16NanoesferasSistemas gel y coloidales que contienenuna sustancia activa, adsorbidaen la superficie o disuelta en el interiorde la partícula.Acarreadoras de medicamentosAgentes de contraste para imagen.2,15-16NanocápsulasSistemas vesiculares en donde lasustancia activa está confinada en unnúcleo lipídico o acuoso y rodeadapor una membrana polimérica de unao múltiples capas.Acarreadoras de medicamentos.Agentes de contraste para imagen.Clavijo D., García G.A., Casadiego C.A., Nanotecnología en el diagnóstico y tratamiento médico

395Nanosistema Definición Aplicaciones más comunes ReferenciasNanoemulsionesDispersiones de aceite y agua en lacuales la fase dispersa está formadapor gotas de la sustancia activa ennanoescala. Son estabilizadas en lasuperficie con una cubierta desufactante y co-surfactante.Acarreadoras de medicamentos.16-181,17,192021,2222-24DendrímerosSon moléculas esféricas poliméricas,altamente ramificadas, compuestaspor un núcleo central, (por ejemplo,NH3), y capas alternantes demonómeros, generalmente ácidoacrílico y etilen-diamina, cuya alternanciacontinúa hasta que se construyela última generación deseada.Detección de cambios celularesespecíficos.Agentes de contraste para imagen.Acarreadores de medicamentos.Sensores de muerte celular.Acarreadores de fragmentos deADN.NanocubiertasEstructuras óptimamente activas,formadas por un núcleo de siliciorodeado por una delgada capa metálica,generalmente de oro.Detección de cambios celularesespecíficos.Tratamiento de cáncer.NanotubosÁtomos de carbono en disposicióncilíndrica, en una sola capa (SWNT)o en varias (MWNT). Pueden hacersesolubles en agua y aumentarsu biocompatibilidad mediante laactivación de su superficie.Detección de cambios celularesespecíficos.Sistema liberador de gentes decontraste para imagen y medicamentos.Sustrato para crecimiento celulary regeneración de tejidos.NanopartículassuperparamagnéticasUsualmente preparadas porcoprecipitación alcalina de proporcionesadecuadas de sales de Fe 2+ oFe 3+ en agua en presencia de unpolímetro adecuado como dextrán opolietilenglicol.Debido a los cambios magnéticosque producen, se han utilizadoen el diagnóstico porresonancia magnética.Activadas pueden unirse a célulasblanco específicas.Bibliografía1. Clavijo D, García G, Clavijo DM,Casadiego C. Zamora R, Alarcón JR, etal. De las nanopartículas a losnanodispositivos. Universitas Médica.2006;46:134-7.2. Jain KK. Applications of nanobiotechnologyin clinical diagnostics. ClinChem. 2007;53:2002-9.3. Leary SP, Liu CY, Apuzzo MLJ. Towardthe emergence of nanoneurosurgery:Part I – Progress in nanoscience,nanotechnology, and the comprehensionof events in the mesoescale realm.Neurosurgery. 2005;57:606-34.4. Moghimi SM, Hunter AC, Murray JC.Nanomedicine: current status and futureprospects. FASEB J. 2005;19:311-30.Univ. Méd. Bogotá (Colombia), 49 (3): 388-398, julio-septiembre de 2008

נזכרים ונעשיםהחתונה ד"בית יוסף"‏דגור ועוד מפורסמים כאלה וכאלה.‏על כל השלחנות האחרים יושביםאורחים גדולים ומפורסמים לרוב,‏ לפורטםאי אפשר - ראשית,‏ כי רבים הנה כן ירבו,‏והשנית לא ידעתי את כולם.‏ ועל הספסליםהעומדות בכתלי צפון ודרום עומדים צפופיםכל התמימים מהישיבה שי'‏ בשתי שורות זולמעלה מזו,‏ הבחורי-חמד אשר משכמםולמעלה גבוהים מהנערים,‏ עומדם סמוךנשענים על הכתלים,‏ ולפניהם סמוך עליהםעומדים הנערים שי',‏ והכל בסדר נכון ויפהמאד מאד.‏הריחה מריח גן עדן הזה - מעולם לא האזיןלא שמע ולא ראה טוב,‏ ואשרי עין ראתה כלאלה עין לא ראתה אלקים זולתך ויעשה עודלמחכה לו.‏פרשתי ידי לבורא שמים כי ראיתי וזכיתיגם להבחין . . ואיה"ש כשיזכני השי"ת בקרובלהתראות אתכם האהובים ועם כל אנ"ששי'‏ דמדינתנו הנאהבים והנחמדים הרבההרבה יש לי מה לספר,‏ ושמח אשמח את רעיהאהובים בדברים העומדים ברומו של עולםדברים שבע"פ אשר אי אתה רשאי לאומרםבכתב אין משיחין בהם על פני השדה.‏כ"ק אדמו"ר שליט"א מסייעלכ"ק אדנ"ע לעלות לרכבל"ע ולא לזכות ליקח חבל בכפליים לתושי'‏בנחמתו בבנינו ובשמחתו הגדולה הלזו.‏ובמבוכה זאת עמדתי רגעים אחדים למצואמלה בלשוני במה לנחם אתכם,‏ והנה פתאוםקול מצהלות כקולות מים רבים נשמע מכלהעם ובקול גדול וחזק מאד הרים הרימו כלהמלוים את ברכתם ‏"כי בשמחה תצאו"‏ הידועלכם,‏ ובברכה המשולשת ‏"יברכך",‏ ובניגוניםמשמחי לב שומען התחילה המרכבה לעשותצעדי'‏ לאט לאט,‏ והם הנאספים כלם כאישאחד הולכים אתה עמה מן הצד צעד אחרצעד מנגנים ומרקדים אחרי'‏ וצועקים בחזקמקירות לבבם ברכות מאליפות.‏המרכבה עמדה כמו במלחמה איתםלהשמט מידיהם ולברוח מהם,‏ והם בכלכחם ועוזם בורחים צועקים ורודפים אחרי'‏להשיגה ולהביט ולהסתכל לראות עוד ראי'‏אחת באוצרה הטוב,‏ עד מחוץ התחנה,‏ עדאפס כחם ממש ועד נעלמו מעיניהם,‏ מה טובומה נהדר הי'‏ המחזה הנוראה הזאת ברוברגשותי'‏ העצומות,‏ עד כאן סדר היציאה.‏בהוואגאן ‏[=קרון]‏ אשר בו נסע רבינושליט"א עם משפחתו כן ירבו,‏ נסעו רקב"ב שי'‏ והלא המה,‏ הוא שליט"א עם החתןשי'‏ הרבנית הגדולה שליט"א,‏ חתנו הרש"גורעיתו ובנם שי',‏ בתו הצעירה שיינא ת'.‏כבר הודעתי אתכם כי הרבנית שליט"אעם הכלה ת'‏ נסעו מפה לווארשא עוד ביוםא'‏ תולדות ‏[כ"ח מר-חשון],‏ להכין צרכיהחתונה.‏ מאנ"ש דפה שי'‏ נסעו אתנו בערךא'‏ מנין לווארשא על החתונה,‏ כי גם הגבולהקטון אשר בין לאט[בי]'‏ ופולין גדול כחולהפסיק,‏ בל יעבורון גם החפצים באמת,‏ וכמולמשל ידידנו הרי"ף [= הרב יחזקאל פייגין]‏מי שלא ראה השמחה והסעודה הגדולההזאת עם רוב בהירותה והארתה הצחההמפיקה והמאירה באור נוגה,‏ מקרני הצדיקיםהגדולים והמפורסמים שליט"א היושביםעל שלחן גבוה במזרח עם עטרת תפארתראשינו שליט"א בראשם והחתן שי'‏ בצדו,‏עם כל התמימים שי'‏ הרבים העומדים באימהויראה מסתכלים בפניהם ומנגנים בקול ערבומתוק את הניגון דרבינו הזקן נבג"מ זי"עזצ"ל ומעיניו של רבינו נוצצות דמעות לחשויתעכבו בעפעפיו מרוב התאפקותו לבליראו ויפלו חוץ,‏ מי שלא שמע את קול ששוןושמחה בגן האלקים הזה מי שנשמתו לאהסעודה נמשכה בערך עד שעה הראשונהאחר חצות הלילה,‏ קודם ברכת המזומן הי'‏מאמר דא"ח,‏ המאמר אשר אמר בשבת שלהאופרופעניש בריגה,‏ ‏"וכל בניך למודי ד'",‏נאמר ונשנה ברוב התפעלות והתרגשות בקולרם וחזק מאד,‏ וקולו נשמע הי'‏ לכל ות"ל כילא הי'‏ בלבול,‏ והכל שמעו והבינו את המאמרבטוב,‏ כבר יצא ב"ה לאור ואיה"ש בימיםהאלו אקוה לשלוח לכם ובלי תפונה תתענגוברוב ענג,‏ כי חכמה דעת ויראת אלקים יכילבקרבו.‏הסעודה נגמרה בערך שעה שני'‏ וכל אחדידוע מנהג ישראל לערוך ‏"סעודת עניים בקשר עם שמחת נישואין ‏(ראהדבר מלכות פ'‏ תצא)‏ לפנינו צילום ממודעה שפורסמה באחד העיתונים בוורשאבזה הלשון ‏(תרגום):‏הרבי מליבאוויטש מודיעאשר לכבוד חתונת בתו שתתקייםביום שלישי 27 בנובמבר שנה זוהוא יגיש ביום ראשון וביום שניארוחת צהריים חינםבמטבח העממי רח'‏ מארשטאל 18גליון יב | 15| 10 ש"פ וישלח ה'תשע"ד