Improving Lives Through Science
› Resources › Nanobiotecnología: Un Futuro Prometedor
La nanotecnología, que puede definirse como la capacidad de sintetizar, manipular y visualizar la materia a escala nanométrica, tuvo su punto de partida en la década de 1980. El uso del término “nanopartícula” es amplio y abarca tanto nanomateriales orgánicos como inorgánicos. Los lípidos y biopolímeros pertenecen a la categoría de nanomateriales orgánicos, mientras que los metales no esféricos, óxidos y el carbono se consideran nanomateriales inorgánicos.
El nexo entre la nanotecnología y la biotecnología se denomina nanobiotecnología. La nanobiotecnología se aplica en las ciencias de la vida para diversos casos de uso, desde nuevas técnicas de imagen molecular para el diagnóstico temprano de patologías y secuelas terapéuticas, hasta la administración de fármacos en farmacología. La nanobiotecnología también se emplea en herramientas analíticas cuantitativas a nivel molecular, así como en la optimización de técnicas de laboratorio ex vivo. Si bien la mayoría de los estudios siguen en fase de desarrollo en laboratorios de investigación, los tratamientos, vacunas, fármacos y dispositivos diagnósticos de base nanométrica se aprueban progresivamente para su comercialización y uso clínico.
Uno de los aspectos más ventajosos de la nanotecnología es su estabilidad, que también funciona como una técnica para mejorar la solubilidad. Las partículas más pequeñas permiten incrementar la relación superficie-volumen, lo que se traduce en una mayor solubilidad. La solubilidad de una sustancia condiciona su capacidad para atravesar membranas biológicas y alcanzar el efecto deseado. Este conocimiento en nanobiotecnología es especialmente esencial para los estudios médicos como área prioritaria de interés.
Una preocupación importante para los organismos gubernamentales y los profesionales sanitarios de todo el mundo es el problema de la resistencia bacteriana y fúngica. Los métodos tradicionales con fármacos orales e intravenosos plantean varios desafíos, como efectos secundarios adversos, la necesidad de aumentar las dosis y la resistencia a los antibacterianos. Debido a estos problemas, la necesidad de aumentar la eficacia de las terapias antimicrobianas nunca ha sido tan acuciante.
Aquí entran los nanomateriales. Los nanomateriales pueden potenciar la eficacia tanto de las terapias farmacológicas existentes como de las novedosas. Aprovechando las propiedades y dimensiones únicas de los nanomateriales, los investigadores buscan superar la resistencia a los medicamentos y brindar tratamientos más eficaces mediante una liberación controlada y dirigida, así como fármacos capaces de penetrar las biopelículas en heridas que los tratamientos convencionales no logran franquear.
Los sistemas de administración de fármacos controlados y dirigidos son fundamentales para mejorar la actividad de los fármacos frente a bacterias y hongos. La función de los nanomateriales permite la liberación precisa de agentes antimicrobianos directamente en el sitio de la infección, reduciendo la dosis requerida y minimizando los efectos secundarios. Estos sistemas de administración pueden mejorar notablemente los resultados terapéuticos de dos maneras:
Además de combatir la resistencia a los antibióticos, los nanomedicamentos tienen una amplia gama de aplicaciones, como en el tratamiento del cáncer, la tuberculosis y las enfermedades neurodegenerativas. Estas innovaciones están llamadas a revolucionar la inmunoterapia, con avances como los 'implantes de vacunas' que modulan y mejoran continuamente las respuestas inmunitarias sin necesidad de administraciones repetidas. Esto podría conducir a mejoras significativas en la salud pública al proporcionar tratamientos más eficaces y duraderos para una variedad de patologías.
A medida que avanza el estudio de los nanomateriales, es fundamental comprender su toxicidad para aprovechar el verdadero potencial de la nanobiotecnología. Si bien los nanomateriales resultan atractivos para una amplia gama de aplicaciones médicas debido a su capacidad para penetrar tejidos, células, barreras físicas y llegar a órganos vitales, sus beneficios conllevan ciertos riesgos. El uso de nanomateriales puede provocar apoptosis celular, inflamación, exacerbación del asma, fibrosis, patologías pulmonares inflamatorias crónicas y carcinogénesis. Dos décadas de investigación demuestran que las interacciones entre los nanomateriales y los microorganismos, así como sus ecosistemas, son complejas.
Para abordar estos riesgos, la comprensión y mitigación de la nanotoxicidad debe promoverse como una práctica de investigación e innovación responsable. Asimismo, la colaboración entre científicos, industria farmacéutica, organismos reguladores y gobiernos resulta crucial para armonizar la innovación con la protección de la salud pública. Este esfuerzo conjunto ayudará a la comunidad médica a navegar por las complejidades de la nanobiotecnología para alcanzar avances científicos de manera eficaz y responsable.
La Cabina de Seguridad Biológica Esco Lifesciences LA2 G4 proporciona un entorno controlado y libre de contaminación, crucial para la manipulación de nanopartículas y nanomateriales sensibles. Esto asegura la integridad y seguridad de los experimentos que involucran síntesis, manipulación y análisis de nanopartículas, indispensables para desarrollar sistemas dirigidos de administración de fármacos y nanomedicamentos. Nuestro Incubador de CO2 CCL-170B también ofrece un entorno estable y preciso para cultivos celulares, vitales para aplicaciones de nanobiotecnología como terapias oncológicas y estudios antimicrobianos. Su avanzado control de CO2 y regulación de temperatura crean condiciones óptimas para el cultivo de células utilizadas en la investigación en nanomedicina, mejorando la eficacia y confiabilidad de los tratamientos basados en nanomateriales. Juntos, estos productos protegen tanto la investigación como a los investigadores, garantizando una experimentación precisa y libre de contaminación en nanotecnología.
Cita bibliográfica: AlShora, D. H., Ibrahim, M. A. y Alanazi, F. K. (2016). Nanotecnología: reducción del tamaño de partícula y solubilidad acuosa. Química Superficial de Nanobiomateriales, 163-191. Identificador https://doi.org/10.1016/b978-0-323-42861-3.00006-6
Cita bibliográfica: Contera, S., Bernardino de la Serna, J. y Tetley, T. D. (2020). Biotecnología, nanotecnología y medicina. Revista Temas Emergentes en Ciencias de la Vida, volumen 4(6), páginas 551-554. Identificador https://doi.org/10.1042/ETLS20200350
Cita bibliográfica: Shahcheraghi, N., Golchin, H., Sadri, Z., Tabari, Y., Borhanifar, F. y Makani, S. (2022). Nanobiotecnología, enfoque práctico para un porvenir sostenible. Revista de Biotecnología Aplicada 3 Biotech, volumen 12(3). Identificador https://doi.org/10.1007/s13205-021-03108-9