Gracias a las películas, series y libros de ciencia ficción, imaginamos desde hace tiempo un mundo donde diminutas máquinas recorren nuestro cuerpo, dotándonos de habilidades especiales.
Este concepto, que suena a algo imposible y futuristas, nos lleva a pensar en un futuro lejano donde las nano-máquinas serán capaces de curarnos, mejorarnos y prolongar nuestra vida de formas que aún no entendemos del todo. Pero lo sorprendente es que ese futuro ya está aquí.
Las nano-máquinas, lejos de ser solo una fantasía, existen desde hace tiempo en el campo de la medicina y están siendo utilizadas, por ejemplo, para combatir enfermedades tan devastadoras como el cáncer. Estas diminutas estructuras no solo detectan células cancerosas, sino que las atacan con una precisión quirúrgica que está revolucionando los tratamientos médicos.
¿Ciencia ficción? Más bien ciencia real, y está sucediendo en este mismo momento.
Nab-paclitaxel
Durante mi formación en ingeniería biomédica, descubrí este medicamento dentro de la asignatura de nanomedicina, y al tener que hacer un trabajo sobre este, me sirvió para fascinarme (más aún) este área y adentrarme con más ansia en los nano-mundos de la salud.
El nab-paclitaxel, conocido mundialmente como ABRAXANE® es una forma de quimioterapia utilizada principalmente en el tratamiento del cáncer. El paclitaxel, el ingrediente activo, es un medicamento que inhibe la proliferación de células cancerosas al interferir en la división celular.
El “nab” hace referencia a la tecnología de nano-partículas de albúmina, una proteína que transporta el fármaco de manera más eficiente hacia las células cancerosas, mejorando su absorción y reduciendo algunos efectos secundarios. Esto se descubrió al observar que las células cancerosas tienden a acumular albúmina al atraer gran cantidad de esta proteína de transporte.
Al unirse a la albúmina, el paclitaxel se encapsula en nanopartículas, creando el nab-paclitaxel (Nanoparticle Albumin-Bound Paclitaxel). Estas nano-partículas tienen un tamaño de alrededor de 130 nanómetros, lo que les permite circular eficazmente en el cuerpo.
El nab-paclitaxel por lo tanto, en vez de inyectarse en el cuerpo y propagarse por todos nuestros tejidos como los medicamentos comunes, se inyecta en la sangre y como si fuese un juguete teledirigido, es transportado por las nano-partículas de albúmina directamente a las células cancerosas, por lo que se las ataca directamente sin dañar tejidos sanos
El problema del paclitaxel
El paclitaxel comenzó a usarse como tratamiento de quimioterapia 1992 tras su aprobación por la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU.) para el tratamiento del cáncer de ovario. Más adelante, se amplió su uso para otros tipos de cáncer, como el cáncer de mama y el cáncer de pulmón.
Aunque el nab-paclitaxel fue aprobado en 2005 para tratar el cáncer de mama metastásico, el paclitaxel tradicional no ha sido reemplazado por completo. Ambos se siguen usando hoy en día, y la elección entre paclitaxel y nab-paclitaxel depende del tipo de cáncer, el estado del paciente y otros factores clínicos. La principal diferencia es que el nab-paclitaxel tiende a usarse en pacientes que no pueden tolerar los efectos secundarios del paclitaxel convencional o que requieren una mejor distribución del medicamento en el cuerpo.
El nab-paclitaxel fue desarrollado para resolver varios problemas asociados con el uso del paclitaxel tradicional:
- El paclitaxel tradicional requiere disolventes como el Cremophor EL para disolverse, ya que es insoluble en agua. Este disolvente es tóxico y puede causar reacciones alérgicas graves, lo que obliga a premedicar a los pacientes con esteroides y antihistamínicos antes de la administración. El nab-paclitaxel no necesita estos disolventes, ya que utiliza nanopartículas de albúmina para su administración, eliminando la necesidad de premedicación.
- El uso de disolventes como el Cremophor EL en el paclitaxel tradicional está relacionado con efectos secundarios severos, como neuropatía periférica y reacciones de hipersensibilidad. El nab-paclitaxel ha demostrado tener menos toxicidad y reducir la gravedad de estos efectos secundarios.
- El paclitaxel tradicional tiene dificultades para alcanzar las células tumorales de manera eficiente debido a su forma de administración y la necesidad de disolventes. El nab-paclitaxel, al estar unido a albúmina, mejora la distribución del fármaco hacia el tumor, aprovechando los mecanismos naturales del cuerpo, como la afinidad de la albúmina por los tejidos tumorales. Esto resulta en una mejor penetración y efectividad del tratamiento.
- Debido a la mejor tolerancia del nab-paclitaxel, los pacientes pueden recibir dosis más altas del fármaco en comparación con el paclitaxel tradicional, lo que mejora la eficacia del tratamiento sin aumentar significativamente la toxicidad.
Proceso del nab-paclitaxel en el organismo
Fase 1. Administración
El nab-paclitaxel se administra por vía intravenosa sin pre-medicación con esteroides o antihistamínicos.
Fase 2. Transporte por el cuerpo
Una vez en el torrente sanguíneo, las nano-partículas de albúmina transportan el paclitaxel a través del cuerpo, evitando que se degrade rápidamente o que se acumule en otros tejidos.
La albúmina es una proteína que circula de manera natural en el cuerpo y tiene una alta afinidad por los sitios tumorales. Las células tumorales, debido a su rápido crecimiento, demandan mayores cantidades de nutrientes, incluidos los transportados por la albúmina, lo que facilita la acumulación de nab-paclitaxel en el sitio del tumor.
Fase 3. Paso a través de los vasos sanguíneos
Los tumores suelen estar rodeados de vasos sanguíneos anormales, con paredes más porosas que los vasos normales. Esta porosidad facilita que las nano-partículas de albúmina con paclitaxel pasen del torrente sanguíneo al tejido tumoral, en un proceso conocido como efecto de permeabilidad y retención mejorada (EPR).
La albúmina aprovecha esta permeabilidad para penetrar los vasos sanguíneos que alimentan al tumor, depositando las nano-partículas directamente en el microambiente tumoral, como si fuesen un caballo de Troya que en vez de llevar nutrientes, lleva paclitaxel para matarlo.
Fase 4. Liberación de paclitaxel en el tumor
Una vez que las nanopartículas de albúmina han llegado al tumor, la albúmina es absorbida activamente por las células tumorales a través de un proceso llamado transporte mediado por caveolinas. Las caveolinas son proteínas que forman “cavidades” en las membranas celulares, facilitando la absorción de moléculas grandes como la albúmina.
Dentro del tumor, las nano-partículas de albúmina se degradan y liberan el paclitaxel directamente en las células tumorales.
Fase 5. Acción del paclitaxel en las células cancerosas
Una vez dentro de las células cancerosas, el paclitaxel se une a los microtúbulos, estructuras celulares que son esenciales para la división celular. El paclitaxel estabiliza los microtúbulos e impide que se desensamblen, lo que interfiere en el ciclo de división celular. Como resultado, las células cancerosas no pueden dividirse y terminan muriendo.
Este mecanismo es particularmente efectivo en tumores que se dividen rápidamente, como los del cáncer de mama, pulmón y páncreas.
Fase 6. Eliminación de los restos de las células cancerosas
Una vez que el paclitaxel ha destruido las células tumorales, el cuerpo elimina los restos de las células muertas a través del sistema inmunológico y el sistema linfático.
Fase 7. Repetición
El nab-paclitaxel se administra en ciclos, permitiendo que las células cancerosas sean atacadas repetidamente hasta que el tumor se reduzca o se elimine por completo.
El futuro de la nano-medicina
El futuro de la nanomedicina apunta a una transformación radical en la forma en que tratamos enfermedades, con avances clave como el uso de nanopartículas, nanomáquinas y nanotubos de carbono. Estas tecnologías permitirán desarrollar tratamientos más precisos y personalizados que ataquen directamente las células enfermas sin dañar el tejido sano, reduciendo los efectos secundarios de terapias como la quimioterapia.
A medida que avanzan las investigaciones, la nanomedicina, impulsada por los nanotubos de carbono y otras innovaciones, promete mejorar significativamente la calidad y esperanza de vida, llevando la medicina personalizada y de alta precisión a nuevas alturas.
Los nanotubos de carbono
Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas formadas exclusivamente por átomos de carbono, organizados en una disposición hexagonal similar a la de una lámina de grafeno (una única capa de átomos de carbono dispuestos en una estructura bidimensional en forma de panal). A nivel físico, estos tubos pueden tener diámetros de solo unos nanómetros (milmillonésimas de metro), pero pueden alcanzar longitudes mucho mayores, formando estructuras de una relación de aspecto muy alta (longitud mucho mayor que su diámetro).
Puedes leer más sobre el carbono y sus propiedades en nuestro artículo sobre la importancia del carbono.
Los nanotubos de carbono tienen un gran potencial en la medicina debido a sus propiedades únicas, como su alta resistencia, conductividad eléctrica, superficie química adaptable, y su capacidad para interactuar a nivel celular es altísima, pudiendo ser útiles en multitud de situaciones:
Liberación de fármacos
Los nanotubos de carbono se están investigando como vehículos para la entrega dirigida de medicamentos. Su estructura hueca permite encapsular medicamentos y transportarlos directamente a las células diana, como las células tumorales. Debido a su capacidad para penetrar las membranas celulares, los nanotubos pueden liberar el fármaco directamente dentro de la célula, aumentando la eficacia del tratamiento y reduciendo los efectos secundarios.
Imágenes médicas y diagnóstico
Los nanotubos de carbono pueden mejorar las técnicas de imágenes médicas como la resonancia magnética (RM), tomografía computarizada (TC) y imágenes fluorescentes. Gracias a su conductividad y a su capacidad de generar señales claras en diferentes tipos de escáneres, los nanotubos pueden marcar células específicas o tejidos para mejorar la detección de enfermedades, incluyendo el cáncer. Se investigan como agentes de contraste para mejorar la calidad de las imágenes en las pruebas diagnósticas, permitiendo la detección de tumores y otras anormalidades con mayor precisión.
Biosensores
Los nanotubos de carbono se utilizan en el desarrollo de biosensores altamente sensibles que pueden detectar biomoléculas específicas, como proteínas, ADN o metabolitos, a niveles extremadamente bajos. Estos sensores pueden ser utilizados para el diagnóstico precoz de enfermedades o para monitorear el estado de salud en tiempo real.
Ejemplo: Se han creado biosensores basados en nanotubos de carbono para detectar marcadores tumorales en la sangre o en los tejidos, lo que podría permitir diagnósticos más tempranos y precisos de diferentes tipos de cáncer.
Terapia génica
Los nanotubos de carbono están siendo investigados como vehículos para la terapia génica, que consiste en la entrega de material genético (como ADN o ARN) dentro de las células para corregir defectos genéticos o modificar la expresión de ciertos genes. Debido a su capacidad para penetrar en las células sin ser degradados, los nanotubos de carbono pueden transportar material genético de manera efectiva y permitir una expresión genética eficiente.
Regeneración de tejidos
Los nanotubos de carbono también se están investigando para su uso en la ingeniería de tejidos, ya que pueden incorporarse en andamios para promover el crecimiento celular y la regeneración de tejidos. Gracias a su estructura y propiedades eléctricas, pueden influir en la diferenciación de células madre y ayudar en la reparación de tejidos dañados, como el tejido óseo, nervioso o muscular.
Ejemplo: Se están utilizando para crear implantes de regeneración ósea que favorecen el crecimiento celular y la integración con el tejido biológico, o para reparar daños en tejidos nerviosos mediante la estimulación eléctrica.
Tratamientos contra el cáncer
Además de su uso en la administración de fármacos, los nanotubos de carbono pueden usarse en terapias fototérmicas o fotodinámicas para el tratamiento del cáncer. En estas técnicas, los nanotubos son dirigidos hacia los tumores, y luego se utilizan láseres o radiación cercana al infrarrojo para calentar los nanotubos, lo que provoca la destrucción de las células tumorales por calor o liberación de especies reactivas de oxígeno.
En modelos experimentales, se ha utilizado nanotubos de carbono para destruir tumores con éxito mediante la irradiación láser, sin afectar el tejido sano circundante.
Prótesis y dispositivos médicos
Gracias a su resistencia, ligereza y conductividad, los nanotubos de carbono se están incorporando en el diseño de prótesis y otros dispositivos médicos. Se están utilizando para mejorar la durabilidad y funcionalidad de las prótesis, así como para crear dispositivos médicos implantables, como marcapasos y sensores integrados en el cuerpo.
También se están estudiando para su uso en stents coronarios, que ayudan a mantener las arterias abiertas en pacientes con enfermedades cardíacas. Los nanotubos de carbono pueden mejorar la biocompatibilidad de estos dispositivos y reducir el riesgo de inflamación o rechazo.
Y se acabó el artículo :(
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1 comentario
Excelente articulo refleja el progresivo avance de la medicina y la mejor calidad de vida de la humanidad