Con la aparición de la nanotecnología, comenzamos a visualizar un nuevo mundo. Nuevo, pero lo imaginamos con ecos de la vieja ciencia ficción, con naves en miniatura que viajan por el torrente sanguíneo a la manera de Fantastic voyage (1966), la película de Richard Fleischer protagonizada por Raquel Welch.
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Como si la ciencia hiciera pequeños a los médicos, los metiera dentro de una nave e inyectara ese taxi microscópico en las personas enfermas. Para así, estando dentro, poder curarlas.
La nanomedicina es la versión real de este proceso de innovación tecnológica aplicado a la salud, que cuenta con la síntesis verde (usando compuestos de origen vegetal) como poderoso aliado. En el horizonte, se comienzan a vislumbrar hitos tan asombrosos como esos sueños de celuloide, entre ellos la fabricación de nanopartículas más pequeñas que una célula.
Hablando de tamaños, estas miden entre 1 y 100 nanómetros. Si lo comparamos con un cabello humano, que tiene un grosor de 0,01 mm, una nanopartícula puede ser hasta 100 veces más pequeña. La única forma de verlas es con un microscopio electrónico de barrido, que nos permite observar algo cincuenta veces más pequeño que una bacteria.
Las nanopartículas pueden ser orgánicas e inorgánicas, dependiendo de su naturaleza química. Las orgánicas son aquellas que se fabrican con carbono, polímeros o lípidos para formar emulsiones, mientras que las inorgánicas se obtienen mediante el uso de metales como oro, plata, cobre, titanio, etc.
Esféricas y porosas
Las características de las nanopartículas, entre ellas su forma, dependerán de su naturaleza y el tipo de proceso o síntesis para obtenerla. Generalmente, tienen una forma esférica, que es la estructura más efectiva por la superficie y el contacto que puede presentar.
Otro de los factores importantes es su porosidad. Cuantos más poros, más superficie tendrá, lo que hará que se adhieran a más moléculas. De forma coloquial diremos que esos poros pueden funcionar como “maletas de viaje”, donde se almacenan moléculas con actividad para hacer frente a las enfermedades provocadas por bacterias, hongos o virus e incluso el cáncer.
¿Por qué hablamos de “taxis verdes” para referirnos a algunas nanopartículas? Taxis, porque cargan moléculas que deben llegar de modo preciso al lugar dónde está la causa de la enfermedad. Verdes, porque ahora sabemos que podemos crear nanopartículas usando plantas o partes de ellas. Sus residuos no generan contaminación, al contrario de lo que sucede cuando usamos químicos que sí producen deshechos o implican procesos contaminantes.
El concepto biosíntesis remite al uso de diversos compuestos contenidos en los agentes biológicos. Estos generan procesos de reducción y estabilización química, que permiten obtener nanopartículas de formas y tamaños controlados.
Así que el concepto de “taxis verdes” tiene que ver con la capacidad de transportar y con el uso de material vegetal, aunque también hay bacterias u hongos no patógenos que pueden usarse para crear nanopartículas.
¿Cómo se fabrican las diferentes clases de nanopartículas?
Hay tres procesos para producir las nanopartículas.
El primero es el tradicional. Implica la utilización de varias sustancias químicas, que pueden llegar a generar bastante contaminación, así como procesos mecánicos. Trasladado a gran escala, implica la producción de muchos desechos y resulta poco sostenible.
En segundo lugar, está la técnica que se lleva a cabo sin intervención humana y que se conoce como método natural. Se trata de emplear plantas, hongos y bacterias que forman nanopartículas por sí solas, sin necesidad de agregar sustancia química alguna. Su principal limitación estriba en que no permite controlar sus características, como el tamaño, la forma o la estructura.
Y el tercer proceso tiene como punto de partida el procedimiento natural, pero en este caso implica la intervención humana. Conocido como método verde o síntesis verde, se lleva a cabo al combinar extractos naturales provenientes de plantas o derivados, como hojas, tallos, raíces, semillas, frutos y sales inorgánicas.
Para desarrollar este último método, se han hecho investigaciones con multitud de plantas. Muchas de ellas son medicinales y han demostrado su eficacia para constituir las moléculas eficaces que integran estas nanopartículas.
Algunas de estas plantas son la flor de Jamaica, la hoja de Chicalote, la flor de vinca rosada, la piña (fruto), la ciruela negra (fruto), la manzana Kei (fruto), el clavo de olor (hojas), la naranja (cáscara) y los arándanos (fruto).
Las nanopartículas obtenidas mediante el uso de extractos naturales combinados con sales inorgánicas adquieren ciertas “armas” que antes no tenían. Esas armas representan propiedades que potencian sus funciones y les brindan ciertos power-ups, llamados así porque recuerdan a los poderes especiales de los videojuegos.
¿Cómo pueden ayudar esos “taxis verdes” a la salud?
Algunos extractos naturales tienen propiedades medicinales que se trasladan a las nanopartículas. Si la planta tiene virtudes anticancerígenas, la nanopartícula puede producir los mismos efectos e, incluso, aumentar esta capacidad, lo que representa una vía eficaz para luchar contra enfermedades.
Un ejemplo de ello es la investigación llevada a cabo en el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE). Astrid Rebeca Luna y Kanchan Chauhanse idearon una forma para poder atacar al cáncer de mama por medio de unos “taxis” (nanopartículas) a los que se les suben o adhieren compuestos químicos como la glucosa oxidasa y un derivado de tamoxifeno. Al entrar en contacto con la célula cancerígena, estos interactúan con ella creando sustancias tóxicas que terminan por eliminarla.
Otro caso interesante tiene como referencia la investigación de Lucía Martín-Navarro, María Dolores Herrera y Lucía Martín-Banderas, de la Universidad de Sevilla, sobre el uso de nanopartículas biocompatibles y biodregadables para vehicular fármacos cannabinoides en el contexto de la lucha contra la aterosclerosis.
También se está investigando en el desarrollo de medicamentos antibacterianos por medio de nanopartículas. Es una alternativa a considerar teniendo en cuenta los datos de la OMS sobre resistencia a los antimicrobianos, una de las 10 principales amenazas de salud pública a las que se enfrenta la humanidad según esta organización.
La biosíntesis aplicada a la lucha contra las bacterias resistentes se manifiesta en un estudio realizado por Mohammad Azad Ansari y sus colaboradores. Estos investigadores han utilizado el extracto de la corteza del árbol de canela para la síntesis verde de nanopartículas de zinc. Las nanopartículas obtenidas gracias a la interacción química con esta planta representan un agente de gran efectividad en la lucha contra bacterias como Escherichia coli y Staphylococcus aureus, patógenos responsables de múltiples enfermedades gastrointestinales y de otros tipos.
¿Qué tan cerca estamos de destino en ese “viaje alucinante”?
Hay muchos más ejemplos sobre las investigaciones que se llevan a cabo en todo el mundo y de los avances constantes en muchos campos de la nanomedicina. Pero lo importante es que se cuenta ya con un método muy aquilatado para crear esos “taxis verdes”. La parte negativa es que muchas de estas investigaciones se encuentran aún en fase de laboratorio y de ensayo clínico. El viaje fantástico que soñaron los guionistas sesenteros todavía tiene que llegar a su destino.
Noé Rodríguez Barajas, Professor, Universidad de Guadalajara y Luis Miguel Anaya Esparza, Research Professor at the University of Guadalajara – Centro Universitario de Los Altos, Universidad de Guadalajara, Universidad de Guadalajara
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
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Autor:
The Conversation
