El poder de lo diminuto

Nanopartículas aplicadas a la medicina

Partículas inteligentes capaces de bloquear la entrada del VIH a la célula desde el momento de la entrada del virus al cuerpo humano: mecanismos más eficaces para detener el contagio del virus del papiloma humano y de inmunodeficiencia humana son una realidad con la manipulación y diseño de partículas a nivel nanométrico, es decir, en un espacio un millón de veces menor a la cabeza de un alfiler.

Leonardo Bastida Aguilar

El bloqueo de células para evitar la entrada del VIH es una gran opción para detener su avance en el organismo y evitar su propagación. Esto es posible mediante la interacción de nanopartículas de plata (nnp) con proteínas gp120, “las cuales sirven al virus para insertarse en la célula”, explica a Letra S el doctor Humberto Lara Villegas, especialista en nanotecnología de la Universidad Autónoma de Nuevo León.
En el Laboratorio de Bioseguridad Nivel 3 (BL-3) de la institución regiomontana se ha deducido, en investigación in vitro, que “las npp interactúan con las proteínas gp120 inactivando al virus, el cual es bloqueado al nivel de entrada o fusión”, señala Lara Villegas quien es el encargado de dicho laboratorio.
La rapidez ha sido un factor primordial para considerar a estas nanopartículas como efectivas debido a que actúan de manera eficiente en menos de un minuto, además de no presentar riesgos de toxicidad para el ser humano a pesar de ser virucidas, ya que inactivan al virus, argumenta el experto en bioseguridad y virología.
Sobre estos avances, el connotado físico mexicano Miguel Yacamán, investigador de la Universidad de Texas en San Antonio y colaborador del proyecto, menciona que este descubrimiento permitiría el desarrollo de una crema vaginal protectora de infecciones de transmisión sexual.
Mediante modelos matemáticos se ha deducido que si se usara una crema que eliminara los virus en sólo la mitad de los coitos no protegidos, se lograría una reducción de 2 millones de infecciones al año a nivel mundial y se beneficiaría sobre todo a las mujeres, uno de los grupos con mayor índice de crecimiento de infecciones.
Los expertos coinciden en que el mayor reto es el desarrollo de una prueba de detección del VIH que descubra la infección antes de la aparición de los anticuerpos, lo cual la diferenciaría de la prueba ELISA y ayudaría a reducir de manera considerable el periodo de detección.
Además, la prueba no traería complicación alguna ya que utilizaría nanotecnología combinada con espectroscopía Raman –técnica que aplica luz para identificar químicos desconocidos–, y sólo requiere de una gota de sangre para comenzar el análisis.

Una revolución en puerta
Un millón de nanos forman un milímetro. El nano es una de las más diminutas unidades de medición de las que el hombre pueda tener noción. Un grano de arena o de azúcar es de grandes dimensiones en comparación con el nano.
A partir de la manipulación de átomos o partículas a nivel nanométrico ha surgido la nanotecnología, una rama que conjunta los conocimientos científicos y tecnológicos, para su aplicación en diversos campos de estudio.
Materiales más resistentes, mejor uso de los polímeros –grandes conjuntos de moléculas– y el desarrollo de nuevos tratamientos médicos son parte de los resultados obtenidos de la aplicación de esta tecnología que ya forman parte de la vida cotidiana. Esta rama del conocimiento está considerada como uno de los campos que revolucionará al mundo en el siglo XXI.
La nanotecnología aplicada al campo de la medicina, en especial al combate contra el VIH, brinda la posibilidad de potenciar el efecto de los medicamentos transportados a través de nanopartículas inteligentes, lo que representa uno de los más prometedores campos de desarrollo médico, nos explica por correo electrónico José das Neves, del Departamento de Tecnología Farmacéutica de la Universidad de Porto, Portugal.
La creación de nanopartículas inteligentes es un paso fundamental para el desarrollo de productos como los microbicidas, refiere el especialista portugués, ya que desarrollan la habilidad de entregar su carga antiviral sólo a las células infectadas por el VIH, lo cual, en un futuro, reducirá las dosis y favorecerá la absorción de los antirretrovirales y, a la par, disminuirá sus efectos adversos colaterales en las personas.
Con una forma similar a los microbicidas tradicionales, en forma de gel o de anillos vaginales, los microbicidas desarrollados a partir de nanopartículas también serán colocados en la vagina o el recto previo a un contacto sexual para desactivar al VIH. “Su apariencia es de condones químicos, solo que en vez de látex se tiene una pequeña capa de sustancias microbicidas que recubre la superficie vaginal o rectal”, señala el especialista.
Estos microbicidas pueden ofrecer mayor eficiencia que los convencionales pues al incorporar sustancias microbicidas en nanopartículas, se tiene acción sobre las entradas naturales del VIH y pueden permanecer por más tiempo en la vagina o el recto incrementando el tiempo efectivo de protección.
Además de su aplicación en el desarrollo de microbicidas vaginales, entre los distintos grupos de investigación ronda la idea del desarrollo de una vacuna a partir del uso de esta nueva tecnología. Amiji Mansoor, director del Consejo de Investigación y Educación en Nanotecnología de la Universidad del Noroeste de Boston, trabaja en el desarrollo de una que pueda ser administrada oralmente o por la nariz, que tenga un bajo costo, de aplicación práctica y segura.
Por su parte, la firma española Endor Nanotechnologies ha desarrollado un kit de diagnóstico de VIH que permite conocer resultados altamente confiables en escasos minutos y detectar el virus casi desde su entrada al cuerpo. Joaquín Querol, investigador de Endor, explica que el funcionamiento de este implemento de detección está basado en el cambio de coloración de una solución al momento de entrar en contacto con el virus, y mediante el uso de nanopartículas se pueden detectar los cambios en el organismo cuando ha sufrido la infección.

Técnica de manufactura mexicana
Otro de los campos clínicos en donde se podría aplicar el uso de la nanotecnología es el de la prevención de infecciones por el virus del papiloma humano (VPH), agente causal de varios tipos de cáncer. Tessy María López Goerne, responsable del Laboratorio de Nanotecnología de la Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa en el Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía, explica en entrevista que a diferencia del VIH donde no existe un lugar específico donde colocar las nanopartículas cargadas de fármacos, ya que éste se encuentra por toda la sangre, en el caso del VPH se sabe dónde se localiza –la zona cérvico uterina o el pene– por lo que el desafío actual consiste en lograr colocar en esa parte las sustancias activas.
Al respecto la doctora Mayra Álvarez Lemus, investigadora del mismo instituto, explica que las nanopartículas son como esponjas con muchos poros en los cuales están depositadas las moléculas de los medicamentos, por lo que dependiendo del número de poros y de su tamaño será la cantidad de medicamento que se liberará.
El proyecto sobre el VPH, afirma, está basado en la tecnología producida mediante los materiales obtenidos en la catálisis –proceso de aceleración de reacciones químicas– del petróleo, los cuales después de pasar por un proceso de síntesis, pueden rediseñarse. De esta técnica se obtienen materiales tan diminutos que cambian sus propiedades en comparación con las que pueden tener a nivel macro.
En el laboratorio se prepara un pequeño tubo de cinco milímetros de alto por uno de diámetro diseñado para ser introducido mediante una operación quirúrgica de mínima intrusión, lo que permitirá al paciente tener tres meses de medicamento al interior de su cuerpo. Mediante este dispositivo, el fármaco se liberará de manera prolongada y sin dañar los tejidos sanos.
En torno a posibles complicaciones por la toxicidad de los materiales, la especialista en química egresada de la UAM indicó que se busca evitar que haya un agente que pueda causar daños a las células sanas por lo que se recurrió al uso de moléculas derivadas del petróleo, compuestas por los mismos elementos que existen en el cuerpo, debido a que ambos son de naturaleza orgánica.
Mediante esta técnica se construyen catalizadores biocompatibles, los cuales realizan la reacción y vuelven al estado en el que iniciaron el proceso químico, por lo que evitarían causar daño y efectos adversos. Además son selectivos porque no destruyen células sanas y detectan las diferencias entre las células sanas y las enfermas a nivel fisicoquímico.
Esta técnica de manufactura mexicana, que hasta ahora se ha experimentado con éxito en tumores en cerebros de animales de laboratorio, podría ser utilizada en otro tipo de tumores, sobre todo en aquellos causantes de cáncer de mama y cérvico uterino. “Es un tratamiento caro en cuanto a lo invertido, pero lo que se busca es que al ser un producto generado en México, el mayor beneficio sea para los mexicanos, además de ser más económico y personalizado”, aseveran las investigadoras que esperan que esta tecnología pueda beneficiar a las personas en unos cuantos años.

El potencial de México
Los expertos entrevistados coincidieron en destacar el potencial de México en el desarrollo de la nanotecnología y su aplicación en el campo de la medicina. Pensar en un futuro para esta rama del conocimiento es imprescindible, apuntaron. Al respecto, el doctor Humberto Lara señala: “La nanotecnología promete grandes cambios y ventajas a la humanidad por lo que los estudios deben orientarse a evitar toxicidad, conocer la farmacocinética y la farmacodinámica. Mientras más conozcamos sus efectos in vivo, mejor conoceremos si es posible hacer medicamentos con estas partículas pequeñísimas”.