NANOBIOTECNOLOGÍA.
Carlos Cubo Martínez / Carlota de Noreña Martín / Elena Rodríguez Zamora / Hajar El Mkadem Bouklouz / Noelia Estéban García / Natalia Fanega Sleziak.



ÍNDICE

1. Definición de nanotecnología y biotecnología

2. Historia de la nanotecnología.

3. Aplicaciones:

  • Medicina

  • Farmacia

  • Genética

  • Medio ambiente

  • Alimentación

4. Bioética.

5. Nuevos avances y conclusiones.

6. Bibliografía.


1. Nanobiotecnología: nanotecnología + biotecnología
La nanobiotecnología es el resultado de la fusión entre nanotecnología y biotecnología, aunque hay quién defiende que es una rama de la nanotecnología.

  • 1.1 Nanotecnología.
La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. Esta nueva tecnología surge con el aporte de Von Neuman en los años 40, con el estudio de la posibilidad de crear sistemas que se auto-reproducen como una forma de reducir costos.
La nanotecnología es la manipulación de átomos y moléculas para crear nuevos productos. En la nano escala, donde los objetos se miden en millonésimas de milímetro, se difumina la frontera entre lo vivo y lo no vivo. A nano escala, el comportamiento de átomos individuales está regido por la física cuántica. Aunque la composición química de los materiales permanece igual, las partículas nanométricas frecuentemente presentan propiedades muy diferentes e inesperadas. Características fundamentales de la fabricación, tales como el color, la resistencia, la conductividad eléctrica, el punto de fusión, "propiedades que usualmente consideramos en los materiales" pueden cambiar por completo a nanoescala.


  • 1.2 Biotecnología.
La biotecnología se refiere a toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos.Es un área multidisciplinaria, que emplea la biología, química y procesos, con gran uso en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, ciencias forestales y medicina. Probablemente el primero que usó este término fue el ingeniero húngaro Karl Ereky, en 1919.
En sus inicios, los entusiastas de la biotecnología prometieron cultivos con enorme resistencia a enfermedades, con tolerancia a la sequía y cultivos autofertilizables. Los primeros productos genéticamente modificados aparecieron a mediados de 1990, fueron variedades de plantas tolerantes a herbicidas (semillas transgénicas capaces de sobrevivir a los baños de agrotóxicos de alguna corporación). La industria agroquímica reconoció que es mejor negocio adaptar las plantas a los químicos que adaptar los químicos a las plantas (Se deben invertir cientos de millones para lograr que un nuevo agrotóxico pase el laberinto regulatorio y pueda ser comercializado). La industria biotecnológica descubrió recientemente que los cultivos transgénicos pueden ser "fábricas vivientes" para la producción de proteínas terapéuticas, vacunas y plásticos, de una forma más barata y eficiente que construir costosas instalaciones fabriles. Sin embargo no resuelven un grave y persistente problema: que los organismos transgénicos vivos son difíciles de controlar o contener. Un ejemplo de ello ocurrió en Iowa, donde se descubrió que residuos del maíz farmacéutico diseñado para producir una vacuna para cerdos, había contaminado 35 327 litros de frijoles de soja.

Los investigadores de la nanotecnología acuden cada vez más al mundo biomolecular para aprender sus estrategias y para obtener materias primas. La maquinaria de la naturaleza puede brindar el camino para la tecnología de construcción atómica precisamente porque los organismos vivos son capaces de autoensamblarse y en ese sentido son máquinas autorreplicantes ya listas. A la manipulación a nivel nanoescalar que busca fusionar a nano y bio para que la materia inerte y la materia viva sean compatibles y/o intercambiables, se le denomina nanobiotecnología.
Fusiones y adquisiciones: Cuando los ámbitos de lo viviente y lo inerte se fusionen en la nanotecnología, ocurrirá de dos formas. La materia biológica será extraída y manipulada para desempeñar funciones de máquina como por ejemplo adaptando partes de virus y bacterias. Y viceversa, se utilizará material no biológico dentro de los organismos vivos para desempeñar funciones biológicas. Los investigadores esperan mezclar lo mejor de ambos mundos, buscan combinar las capacidades de la materia no biológica (como la conductividad eléctrica, por ejemplo) con las capacidades de ciertos tipos de material biológico (autoensamblaje, autorreparación y adaptabilidad, por ejemplo). En la macroescala, los investigadores están ensamblando organismos biológicos para funciones industriales miniaturizadas. Por ejemplo en la Universidad de Tokio cuentan con cucarachas que se pueden controlar por control remoto mediante microchips implantados para localizar víctimas en los desastres.


2. Historia de la nanotecnología.

  • 2.1 Avance científico y tecnológico.

El desarrollo de la ciencia y la tecnología ha inducido grandes revoluciones que afectan la forma y calidad de vida de los seres humanos. Así fueron en su momento los efectos de los descubrimientos del fuego y de la rueda, además de la agricultura y del uso de la deshidratación o de los condimentos para la conservación de alimentos. Ya de manera más reciente, la revolución industrial, y en el siglo XX el uso extendido de la electricidad, el acelerado progreso de la medicina y el desarrollo de la electrónica y la computación, han producido generaciones más longevas y con personas acostumbradas a los estímulos multimedia incluso desde antes de su nacimiento. Son generaciones con nuevos valores y expectativas, además de depender de las tecnologías de la información como nunca antes se había visto y como nunca se hubiera podido prever. En cada uno de los grandes cambios que la humanidad ha vivido subyace la retroalimentación entre la creación y acumulación del conocimiento, que se produce por la labor continua de la ciencia básica, y la aplicación tecnológica de ese conocimiento para la innovación, mejora y diseño de satis factores.

  • 2.2 Interdisciplina y globalización.

En sus etapas tempranas la ciencia se veía de forma integral, como la descripción de la naturaleza o de la realidad, y las personas dedicadas a ella tenían una visión panorámica, como naturalistas. Sin embargo, la acumulación del conocimiento obligó a clasificarlo y por tanto los nuevos científicos tuvieron que compartimentalizarse en una disciplina, un campo al cual dedicarse y especializarse; por ejemplo, el estudio de los seres vivos, la descripción de cambios relacionados con objetos y energía, el estudio de las transformaciones de la materia y el modelado de la realidad, dando origen respectivamente a la biología, la física, la química y las matemáticas. Con la especialización se ganó la posibilidad de adquirir un conocimiento más profundo y detallado, pero menos general, perdiéndose en consecuencia algunos vínculos con los otros campos de estudio. Cada una de estas disciplinas evolucionó de manera relativamente independiente hasta que, paradójicamente, la subsiguiente acumulación de conocimiento restableció puentes entre ellas, dando origen primero a la multidisciplina y luego a la interdisciplina. Además de la acumulación de conocimiento, a este proceso de cerrar brechas entre los enfoques tradicionales contribuyó también la necesidad de enfrentar nuevos retos y resolver problemas cada vez de mayor envergadura, de tal forma que un enfoque disciplinar no era suficiente. El proceso derivó en la aparición de nuevas áreas, entre otras, el estudio de la química de los seres vivos, o bioquímica, y el estudio de la base teórica de las transformaciones de la materia o fisicoquímica. En el mundo actual, la interdisciplina puede verse también como una consecuencia de dos tipos de globalización; por una parte, la del acceso a los medios de comunicación que permite conocer los avances de grupos de investigación en el instante mismo de ser publicados electrónicamente, e incluso de colaborar con colegas de casi cualquier parte del mundo.

Por otra parte, existe una presión globalizadora de disciplinas en donde la competencia por lograr evaluaciones favorables para publicar resultados, indispensable para la propia supervivencia de la ciencia y de quien la realiza, exige de forma cada vez más insistente el abordaje desde múltiples campos, técnicas o enfoques. Actualmente empiezan a incorporarse a las evaluaciones los aspectos de ética y de sustentabilidad, los cuales imponen además la inclusión de nuevas ramas del pensamiento a los trabajos científicos y tecnológicos. Los argumentos anteriores, demuestran la necesidad de invertir la pirámide del conocimiento. Hasta el momento, sólo cuando los estudiantes llegan a estudios de posgrado comienzan aprender las interrelaciones entre las distintas áreas del conocimiento. Al revertir la pirámide, y que el aprendizaje de las interrelaciones de la ciencia comience desde niveles de educación más básicos, permitirá una visión más holística y deductiva, y preparará mejor a los estudiantes para los nuevos retos que presentan áreas como la nanotecnología (Roco, 2003a).

  • 2.3 Y ahora, la mirada se dirige al microcosmos.

En este proceso evolutivo ha surgido la búsqueda de la y aprovechamiento de los materiales y de las propiedades que ellos despliegan a escalas pequeñas de tamaño. Hace prácticamente 50 años, el científico norteamericano Richard Feynman, ganador del premio Nobel de física en 1965, acuñó una frase que se ha hecho clásica “There's plenty of room at the bottom”. Ésta fue el título de su conferencia dictada el 29 de diciembre de 1959 (Feynman, 1960) en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), y en el contexto en que fue descrita por él mismo puede ser traducida de forma libre como, “hay un gran espacio de posibilidades en el microcosmos”. En esa conferencia Feynman propuso un par de retos con un premio de mil dólares cada uno a la primera persona que demostrara lograrlos. Estos retos tenían que ver con la comprensión de los fenómenos que ya se anticipaban en la nano escala –ver más adelante–, y tenían la intención de estimular el desarrollo de la tecnología necesaria. El primer reto era construir un motor eléctrico controlado desde el exterior que pudiera caber en un pequeño cubo de 1/64 de pulgada por lado; el segundo, consistía en escribir la página completa de un libro a escala de 1/25,000, que es la reducción necesaria para escribir en la cabeza de un alfiler el equivalente a la Enciclopedia Británica, unos 40 millones de palabras. Ambos premios ya fueron entregados, el primero en 1960 a un ingeniero británico que no requirió el desarrollo de técnicas nuevas, pues la reducción de tamaño propuesta pudo alcanzarse con los métodos ya conocidos en la época. Cumplir con el segundo reto requirió del transcurso de más de 25 años, cuando un estudiante de posgrado de la Universidad de Stanford, Tom Newman, escribió la primera página de un cuento de Charles Dickens, esta vez sí desarrollando y utilizando una nueva tecnología, los rayos de electrones para microlitografía (Foresight Institute, 2009)

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Se piensa que se puede llegar a construir objetos usando átomos o moléculas, y en esta forma llegar a disponer por ejemplo, de chips de ultra alta capacidad de almacenaje, o inmensamente poderosos computadores, donde los cables tengan el diámetro de átomos y sus circuitos sean a escala manométricas, o tal vez máquinas a una nano-escala que se puedan ensamblar a si mismas. Pero se teme también que los productos a nano-escala puedan ser como venenos dentro de un organismo y que además puedan llegar a dañar el ambiente.

Pero es aún muy temprano para asegurar nada. Por ahora sólo se han concretado algunas aplicaciones muy diversas. Unas prosaicas, como por ejemplo cubrir el automóvil con una pintura con nano-partículas de metal, diseñadas para crear un efecto iridiscente. Los doctores han fabricado nano-partículas hechas de semiconductores para identificar tumores o tejidos inflamados, y dirigir hacia ellos terapias más efectivas. También se han creado materiales de un grosor nano-métrico para conseguir vidrios que se limpien a sí mismo o para lograr células solares más eficientes. Se han también producido cilindros de átomos de carbono, llamados nano-tubos de carbón, los que por su resistencia se han usado como partes en automóviles, o en equips deportivos, como raquetas de tenis

Pero también se han hecho proyecciones más exóticas. El físico americano Richard Feynman ha sugerido quecrear mejores chips de memoria y computadores más pequeños. Un equipo de japoneses de la Universidad de Shizuoka ha construido un chip del tamaño de un cubo de azúcar formado por capas de polímetros sensibles a la luz, de un grosor manométrico, que puede almacenar 2 tetrabytes de datos, es decir, 20 veces más que un disco. Por otra parte, investigadores han convertido nano-tubos en transistores y los han usado para crear un circuito lógico simple, que mide una fracción un circuito convencional.

  • 2.4 Cronología de la nanotecnología

1959: El físico americano, Richard Feyman dio una conferencia en la American Physical Society, anunciando la posibilidad que se llegue a fabricar instrumentos a partir de átomos

1966: Se realiza la película "Viaje alucinante" que cuenta la travesía de unos científicos a través del cuerpo humano. Los científicos reducen su tamaño al de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo de un investigador para destrozar el tumor que le está matando. Por primera ve en la historia, se considera esto como una verdadera posibilidad científica.

1979: El químico Peter Wiles y John Abra de la Universidad de Canterbury, Christchurch, Nueva Zelandia descubrió pequeños rollos de átomos de carbón, que más tarde se llamaron nano-tubos. Hoy día son importantes ladrillos de muchas nano-tecnologías

1981: Gerd Binning y Heinrich Roherer en la IBM, desarrollaron el microscopio electrónico de túnel de barrido (STM), que hizo posible ver átomos individuales y más tarde, moverlos.

1993: Nano-partículas semiconductoras emiten luz en paquetes cuánticos, que se pueden unir a moléculas en el cuerpo para ayudar a los médicos a ubicar enfermedades. Ellas fueron preparadas por químicos de Massachusetts Institute of Technology.

1996: Sir Harry Kroto gana el Premio Nobel por haber descubierto fullerenes que son estructuras altamente simétricas formadas únicamente con átomos de carbono y de dimensiones nanométricas



1997: Se fabrica la guitarra más pequeña el mundo,tiene el tamaño aproximadamente de una célula roja de sangre.

2000: Investigadores de la Universidad de Cornell, extraen de una célula un motor bio-molecular de 80 nano-metros de ancho y le agregan un rotor de metal para crear un motor nano-mecánico.

2001: Investigadores de la IBM en Nueva York y de laUniversidaa de Delft en Holanda construyen un circuito lógico usando nano-tubos de carbón.



3. Aplicaciones.
  • Aplicación a la Alimentación.




Uno de los campos que mayor interés ha despertado la nanotecnología es el del envasado de alimentos. En este sentido se trabaja en el desarrollo de nanomateriales con características realzadas que aseguren una mayor protección de los alimentos contra efectos externos mecánicos, termales, químicos o microbiológicos. Esta técnica se está aplicando en el sector de las bebidas con el desarrollo de un material con propiedades antibacterianas, acústicas y táctiles, más ligero que el cristal y con capacidad para fortalecer la frescura y el gusto del producto.
En EEUU, han utilizado la técnica nanométrica para crear alimentos nutracéuticos y para desarrollar envases de alimentos que cambian de color cuando se produce algún deterioro, lo que permite alertar al productor durante el proceso de fabricación. Los alimentos nutracéuticos, lo que se conoce como «alimentos personalizados», tienen la capacidad de adaptarse al perfil nutricional y de salud de las personas e incluso de sus alergias, según esta información, pueden liberar las moléculas apropiadas y retener otras, por ejemplo, ser aplicada para liberar una cantidad adecuada de calcio de los alimentos en consumidores con osteoporosis (en sus primeras fases) o alimentos con ‘filtros inteligentes’ diseñados para retener las moléculas susceptibles de provocar reacciones alérgicas
En la actualidad, la población mundial alcanza los 6 billones de habitantes, de los que el 50% viven en Asia. Un elevado porcentaje de los habitantes en países en vías de desarrollo sufren carencia de alimentos como consecuencia de causas medioambientales, inestabilidad política, etc. mientras que en los países desarrollados existe un exceso de alimentos. En los primeros, el interés radica en conseguir cultivos resistentes a sequías y enfermedades, mientras que en los países desarrollados la industria alimentaria está orientada a satisfacer la demanda de los consumidores. Por ello, la nanotecnología podría servir para mejorar las producciones de los cultivos.
  • Aplicación al Medio Ambiente.

La biorremediación surge como una rama de la nanobiotecnología que busca resolver los problemas de contaminación capaces de perturbar el medio ambiente y provocar daño a la salud humana y del planeta mediante el diseño de microorganismos capaces de degradar estos compuestos. Es similar a la nanobiotecnología, en general sus técnicas son específicas para casos particulares, porque dependen directamente de las condiciones del ecosistema a recuperar. A veces, biorremediar un ambiente contaminado puede requerir la elaboración de un microorganismo genéticamente modificado que sea eficiente sólo para ese caso.
Existen grupos de compuestos especialmente peligrosos para el hombre en los que la biorremediación ha logrado importantes avances:
Un ejemplo sencillo de biorremediación puede ser el del petróleo. Los derrames de crudo provocan un desequilibrio al aumentar la cantidad de carbono, lo que descompensa los niveles de nitrógeno y fosfato, en esas condiciones metabólicamente no se puede consumir el carbono. La biorremediación de petróleo consiste en verter los mismos nutrientes que están descompensados, fosfato, nitrógeno y dejar que los microorganismos que ya están presentes “hagan su trabajo”. Otro de estos grupos son los organoclorados, compuestos orgánicos no naturales que tienen cloro en su molécula y son capaces de intervenir en los procesos celulares normales, entre otros la reproducción. Son relativamente estables y omnipresentes en el ambiente. Surgen como subproductos de procesos industriales y eventos naturales como incendios forestales, erupciones volcánicas, incineradores de desperdicios sólidos, chimeneas, motores, control de plagas, etc. También pueden detectarse en la mayoría de los alimentos, como pollos, carnes rojas, pescados, productos lácteos, aceites vegetales y verduras. Seeger, investigador chileno que trabaja con PCB, en cooperación con un grupo de investigadores en Alemania, han generado bacterias recombinantes capaces de mineralizar los PCB, han obtenido enzimas generadas por ingeniería genética que son más eficientes con algunos PCB, para lo que están trabajando con la bacteria. Estos estudios se han realizado a nivel de laboratorio y no han sido aplicados en problemas ambientales concretos, pero todo el conocimiento generado se ha enviado a Alemania, donde ha sido utilizado experimentalmente con gran éxito para biorremediar sitios contaminados.
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Vertido en el Golfo de México: "biorremediación intrínseca"
  • Aplicación a la Medicina.


Hoy en día la medicina tiene más interés en la investigación en el mundo microscópico, ya que en él se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan las enfermedades, y no hay más que decir de las ramas de la medicina que han salido más beneficiadas como es la microbiología, inmunología, fisiología...Además han surgido nuevas ciencias como la Ingeniería Genética, que ha generado polémicas sobre las repercusiones de procesos como la clonación o eugenesia.
La utilización de la nanotecnologia contra el cáncer está siendo cada vez más útil. El combate de la enfermedad a nivel molecular permite detectar precozmente la enfermedad, identificar y atacar de forma más específica a las células cancerígenas. Por eso el Instituto Nacional del Cáncer de Estados Unidos (NCI) ha puesto en marcha un plan que incluye el desarrollo y creación de instrumentos en miniatura para la detección precoz.
En la administración de medicamentos, las nuevas tecnologías son ya un hecho mediante la utilización de los nanosistemas de liberación de fármacos que actúan como transportadores de fármacos por el organismo, aportando a estos una mayor estabilidad frente a la degradación, y facilitando su difusión a través de las barreras biológicas, y por lo tanto a las células diana. En el tratamiento del cáncer estos nanosistemas facilitan el acceso a las células tumorales, y reducen la acumulación de fármacos en las células sanas, y por tanto, reducen los efectos tóxicos de los antitumorales.
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Desde Estados Unidos el nanotecnólogo James Baker ha desarrollado otra alternativa basada en unas moléculas artificiales llamadas dendrímeros. Se trata de estructuras tridimensionales ramificadas que pueden diseñarse a escala nanométrica con extraordinaria precisión. Los dendrímeros cuentan con varios estremos libres, en los que se puede acoplar y ser transportadas moléculas de distinta naturaleza.
Las enfermedades infecciosas son otro de los grandes objetivos de la medicina actual. La profesora María José Alonso de la Universidad de Santiago de Compostela y su equipo ha desarrollado nanoparticulas que permiten administrar, en forma de gotas nasales, algunas vacunas que hasta ahora deben inyectarse. Por el momento su eficacia se ha demostrado con la vacuna anti-tetánica y anti- diftérica.

Otra enfermedad en la que está habiendo grandes avances con la ayuda de la nanotecnología es la diabetes. Se han desarrollado nanoparticulas que están siendo utilizadas de forma experimental para estudiar su uso como vehículos para administrar insulina por vía oral, nasal o pulmonar. La doctora Tejal Desai, de la universidad de Boston, ha creado un dispositivo que puede ser inyectado al torrente sanguíneo y actuar como un páncreas artificial, liberando insulina. La técnica desarrollada por esta investigadora consiste en encapsular células en contenedores con paredes de nanoporos, que por su tamaño solo pueden ser atravesados por moléculas como el oxígeno, la glucosa o la insulina. De esta forma las paredes de la cápsula impiden que estas células productoras de insulina sean reconocidas como extrañas por los anticuerpos, mientras que los poros permiten la liberación de insulina y la entrada de nutrientes como azucares. Esta técnica tiene potencial para curar enfermedades como el Parkinson o el Alzheimer.


Otra aplicación importante de la biotecnología aplicado a la medica es la creación de mejores prótesis ortopédicas y más efectivas.Un equipo de investigadores de la universidad de Purdue ha demostrado a través de una serie de experimentos en platos petri que las células óseas se adhieren mejor a aquellos materiales cuyos bultos en la superficie son mas pequeños que aquello bultos que se encuentran en a superficie de aquellos materiales que habitualmente se usan para fabricar prótesis. Además al estar más pequeños los bultos, se estimula el crecimiento de más tejido óseo lo que resulta imprescindible para lograr una correcta adhesión del prótesis implantado. Los científicos han demostrado que a crear implantes con la alineación en paralelo de nanotubos de carbón y filamentos, se favorece mejor la adhesión y el crecimiento celular. Esta alineación imita a la de las fibras de colágeno y cristales cerámicas naturales, hidroxiapatita, en los huesos reales.
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Aplicación a la Farmacia




La aplicación de la nanotecnologia a la farmacia fue un avance revolucionario en este campo, ya que permitió el suministro tanto de fármacos de bajo peso molecular como de macromoleculas, dirigdo a un tejido especifico. La nanofarmacia se define como el uso de la nanotecnologia para la prevención, diagnostico y tratamiento de enfermedades y heridas, inclusive para mejorar la salud y funcionamiento de organismos enfermos.
Este campo de estudio tiene como principal objetivo el desarrollo de nano-complejos biocompatibles, de tamaño similar al de una proteína, y por tanto con la capacidad de entrar en las celulas sin problemas. También desarrolla sistemas capaces de dirigir el suministro de fármacos hacia un tipo de células o tejidos.
Se podria utilizar para mejorar la estabilidad de agentes terapéuticos contra la degradación enzimatica de nucleasas y proteasas.
Los avances en la nanotecnologia enfocada a la farmacia están permitiendo reconocer células cancerigenas, diagnosticar las causas del cáncer y otros muchos enfoques dentro de la rama de la salud, ya que estos sistemas son capaces de transferir información del nivel nano a niveles mucho mas amplios y generales
A pesar de los grandes avances en esta técnica, todavía tienen que estudiarse a fondo la toxicidad, y bioacumulacion de los materiales fabricados. Ya que estas van a ser utilizadas como formas de dosificación, no pueden tener impurezas potencialmente toxicas, tienen que ser de facil conservación y almacenamiento y deben estar esterilizadas si van a ser empleadas por via parental. con estas acciones ya estamos asegurando ciertos niveles de calidad.
El futuro de la nanotecnología farmacéutica incluye varias líneas de investigación entre las cuales se encuentan:
  • Transportadores de fármacos y sistemas de liberación de genes, supramoleculares autoensamblables.
  • Nanopartículas y nanocápsulas.
  • Tecnologías de anticuerpos.
  • Conjugados de polímero-fármaco.
  • Conjugados de polímero-proteína y anticuerpo.
  • Tecnología de los liposomas.
  • Polimerización in situ.
  • Reparación e ingeniería de los tejidos.
  • Tecnologías con dendrímeros.
La encapsulacion de fármacos para dar dirección o localización al sistema de sumnistro de fármacos es una de las aplicaciones con mas futuro en este area
Existen multitud de tecnologías basadas en las nanoparticulas, las mas relevantes son:
-los liposomas encubiertos que tienen un funcionamiento basado en el transporte de fármacos, estos se encargan de mantener o amentar el tiempo de estancia del fármaco en la cirulacion sanguínea, esto, permite que el fármaco actue el tiempo necesario, sn degradarse o eliminarse.
-Las tecnologías Nanocap System, Medicelle System y NanoCoat System, de la empresa Nanocarrier son tecnologías de nanopartículas micelares basadas en polímeros. Su objetivo es mejorar la solubilidad de los fármacos y su utilización como medio de suministro de DNA y proteínas.
-La tecnología de nanocristales es utilizada por la empresa Elan. En este caso los fármacos se reducen hasta partículas de tamaño nanométrico a través demolienda en húmedo. Estos nanocristales se formulan con estabilizadores para prevenir o evitar la reaglomeración. El objetivo de los nanocristales es el de aumentar la solubilidad de los fármacos.



  • Aplicación a la Genética.
De inmensa importancia ha sido el desarrollo de la tecnología del ADN recombinante en la expansión de la bionanotecnología ya que ha permitido modificar y producir en gran escala de forma barata y rápida las “bionanomáquinas” y biomateriales necesarios para la bionanotecnología. Como el ADN posee toda la información necesaria para generar una proteína funcional (la gran mayoría de las “bionanomáquinas” están compuestas de proteína), es decir contiene secuencias de ácidos nucleicos que codifican para los aminoácidos de una proteína, solo basta alterar y editar las secuencias del ADN para modificar una proteína particular con precisión atómica y así optimizar su funcionamiento y propiedades o generar nuevas y novedosas maquinas de proteína las cuales son producidas en gran cantidad a partir de substratos baratos al crecer la célula con el gen en particular. La capacidad de manipular la célula es sin duda un cambio de paradigma que ha revolucionado tanto la ciencia como la forma en que vemos al mundo.

Investigadores de Cornell utilizan ADN sintético para hacer nanopartículas, llamadas DNAsomes, que pueden administrar medicamentos y terapia genética en el interior de las células. DNAsomes, dijo Dan Luo, profesor de ingeniería biológica y ambiental, pueden llevar varios medicamentos, así como moléculas de ARN diseñadas para bloquear la expresión de genes, una mejora frente a otros sistemas de suministro de medicamentos como liposomas (pequeños contenedores de moléculas de fosfolípidos que componen las membranas celulares) o de polímeros. También, algunos otros sistemas de entrega pueden ser tóxicos para las células, dijeron los investigadores. En su hábitat natural en el núcleo de una célula, el ADN consta de moléculas de cadena larga que son complementarias, uniéndose la una a la otra como una serie de bloques de Lego sobre su longitud entera para formar la famosa doble hélice. El grupo de investigación de Luo crea cadenas cortas de ADN sintético diseñadas para conectar sólo una parte de su longitud, por lo que se unirán en formas como T o Y.
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  • Aplicación de la nanotecnologia genética en sensores moleculares
Según un artículo en vnunet.com, un grupo de científicos de las universidades de Stanford y Carnegie han aplicado nanotecnología genética, utilizando sensores moleculares, para medir cambios en los niveles químicos del cerebro en tiempo real y a nivel de una sola célula.
Los sensores alteran su forma tri-dimensional al enlazar con el químico, lo que permite que este sea visible a través de un proceso conocido como la transferencia de energía de resonancia fluorescente (en inglés, FRET).
Un estudio publicado por estos científicos describe cómo insertaron los nanosensores en las células para medir la liberación del neurotransmisor excitador glutamato que es el químico que más aumenta la actividad de células nerviosas en el cerebro de los mamíferos. Se cree que un exceso de glutamato podría causar enfermedades como Alzheimer y Parkinson.
La técnica de captación de imágenes con resonancia fluorescente nos permite ver cómo actúan las células vivas en directo y en color según el director de equipo de científicos Sakiko Okumot
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  • Nanotubos de carbón en terapia genética.
-Los nanotubos de carbón: son estructuras diminutas con forma de aguja y fabricados con átomos de carbón, son aproximadamente 10.000 veces más delgados que un cabello humano, pueden fabricarse casi perfectamente rectos en cámaras especiales de plasma gaseoso y son las fibras más fuertes que se conocen, se consideran una gran promesa debido a sus propiedades mecánicas excepcionalmente fuertes, su habilidad para transportar de modo eficaz altas densidades de corriente eléctrica, y otras propiedades eléctricas y química.
Gracias a los últimos avances científicos en la medicina, se han logrado identificar muchos de los genes relacionados con ciertas enfermedades, y actualmente investigaciones utilizan estos nuevos conocimientos para desarrollar nuevos tratamientos para dichas enfermedades.
Se cree que se podría reemplazar genes defectuosos o ausentes a través de la implantación en células humanas desde el exterior del mismo tipo de gen, este proceso no resulta sencillo porque, como el ADN no puede traspasar las membranas de las células, se requiere la ayuda de un transportador, ejemplos de este tipo de transportador incluyen (un virus, un lisosoma o un péptido especial).
Un equipo europeo de investigadores ha desarrollado un nuevo método para introducir el ADN en células de mamíferos a través de nanotubos de carbón modificados.
Para utilizar nanotubos como transportador de genes, era necesario modificarlos
El equipo de investigadores logró enlazar al exterior de los nanotubos de carbón varias cadenas hechas de átomos de carbón y oxígeno cuyo lateral consiste en un grupo de aminos cargados positivamente (– NH3+). Esta pequeña alteración hace que los nanotubos sean solubles.Además, los grupos cargados positivamente atraen a los grupos de fosfatos cargados negativamente en el esqueleto del ADN. Al utilizar estas fuerzas electrostáticas atractivas, los científicos lograron fijar de forma sólida plasmidos al exterior de de los nanotubos, luego contactaron los híbridos de nanotubo-ADN con su cultivo celular de células de mamífero.
El resultado fue que los nanotubos de carbón, junto con su cargamento de ADN, entraron dentro de la célula, las imágenes de microscopio electrónico mostraron la forma en la que los nanotubos penetraron la membrana celular.
Los nanotubos no dañan a las células porque, a diferencia de los anteriores sistemas de transporte genética, no desestabilizan la membrana al penetrarla. Una vez dentro de la célula, los genes resultaron ser funcionales.
El uso de nanotubos de carbón como transportador no se limitará al transplante de genes, nuevos avances científicos lograrán que sea posible el transporte de medicamentos y el desarrollo de otras nuevas técnicas médicas.

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4. Bioética.

  • Definición.

El término bioética tiene un origen etimológico bien conocido: bios-ethos, comúnmente traducido por ética de la vida. La bioética es el estudio sistemático e interdisciplinar de las acciones del hombre sobre la vida humana,vegetal y animal, considerando sus implicaciones antropológicas y éticas, con la finalidad de ver racionalmente aquello que es bueno para el hombre, las futuras generaciones y el ecosistema, para encontrar una posible solución clínica o elaborar una normativa jurídica adecuada.

La bioética tiene numerosos ámbitos (genética,investigación,medicina,medio ambiente..) por lo que no se centra en una mera visión antropológica, sino que debe incluir lo relativo a todas las acciones que puedan ayudar o dañar organismos capaces de sentir miedo y dolor. En una visión más amplia, no sólo hay que considerar lo que afecta a los seres vivos (con capacidad de sentir dolor o sin tal capacidad), sino también al ambiente en el que se desarrolla la vida, por lo que también se relaciona con la ecología.

  • Principios básicos de la bioética.

Autonomía: Es la capacidad de las personas de deliberar sobre sus finalidades personales y de actuar bajo la dirección de las decisiones que pueda tomar. Todos los individuos deben ser tratados como seres autónomos y las personas que tienen la autonomía mermada tienen derecho a la protección.

Beneficencia: “Hacer el bien”, la obligación moral de actuar en beneficio de los demás. Curar el daño y promover el bien o el bienestar. Es un principio de ámbito privado y su no-cumplimiento no está penado legalmente.

No-maleficencia: Es el primum non nocere. No producir daño y prevenirlo. Incluye no matar, no provocar dolor ni sufrimiento, no producir incapacidades. No hacer daño. Es un principio de ámbito público y su incumplimiento está penado por la ley.


Justicia: Equidad en la distribución de cargas y beneficios. El criterio para saber si una actuación es o no ética, desde el punto de vista de la justicia, es valorar si la actuación es equitativa. Debe ser posible para todos aquellos que la necesiten. Incluye el rechazo a la discriminación por cualquier motivo. Es también un principio de carácter público y legislado.

Si se da un conflicto de principios éticos, los de NO-maleficencia y Justicia (de nivel público y obligatorio), están por encima de los de Beneficencia y Autonomía (considerados de nivel privado).

Como documentos reguladores de la bioética destacados tenemos la Declaración Universal de los Derechos Humanos(1948),el Código de Núremberg(1947),la Declaración de Helsinki(1964)… y como bioeticistas destacados Roberto Andorno,Adriano Bombiani,María Casado,Florencia Luna…

  • Problemas de la bioética.

Considerar la bioética como un mero cálculo de posibilidades técnicas y de relación costes/beneficios. Se asume que los problemas éticos suelen estar asociados a técnicas aún no maduras que presentan problemas de seguridad, pero una vez que tales problemas se solventen, desaparecen los obstáculos éticos para su aplicación. (Algo de esto se está viendo ya con la perspectiva de la clonación en humanos, y sobre la intervención genética en la línea germinal).

Invocación a la ética sólo cuando el conocimiento científico y técnico llega a afectar a la sociedad. En este caso se puede tener la tentación de usar la bioética de un modo reactivo, como "amortiguador de impactos sociales" y no como reflexión previa y crítica sobre medios y fines.

Invocación al prestigio de la bioética para pedir atención y recursos de investigación. Los científicos y gestores públicos saben que la investigación requiere grandes inversiones, para lo cual pretenden ganar un amplio apoyo social. Esto favorece el surgimiento de una ética informal en los proyectos de


investigación, cuyo peligro es el de ser instrumentalizadora, el de "hacer tragar" la irrupción masiva de nuevas tecnologías que favorecen a ciertas capas o sectores. Se trata de una ética domesticada, como trámite publicitario, para cubrir el expediente y acallar conciencias. Este es el peligro de la ética "institucionalizada" en comités oficiales, que intentan cerrar el debate de modo prematuro. También es el recurso de comités ligados a empresas o a grupos profesionales (p.ej., en los servicios de FIV, análisis genéticos, etc.).

5. Nuevos avances y conclusiones.


Un articulo sobre los recientes avances.

Nanopartículas que ayudan a rejuvenecer células envejecidas

El proceso de senescencia podría retrasarse a partir de la utilización de un nanodispositivo provisto de nanopartículas que liberan sustancias específicas contra el envejecimiento celular humano. Neurodegeneraciones y otras patologías se encuentran en el punto de mira.

Investigadores de Weill Cornell, Ithaca, utilizan algodón de azúcar para crear nuevas rutas de flujo sanguíneo.

Un equipo de físicos y científicos del NewYork-Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center y el campus de Ithaca pueden haber desarrollado una forma de crear tejidos que sean bien aceptados por el cuerpo. Los resultados del proyecto fueron publicados en la web el 9 de febrero en la revista Soft Matter (DOI: 10.1039/b819905a).
Actualmente,los tejidos creados se usan para ocupar el lugar de tejidos dañados por una herida, quemadura o procedimiento quirurgico. Aun así, tienen limitación de tamaño y mueren frecuentemente por falta de flujo sanguíneo que les les proporciona los nutrientes vitales.
"Durante décadas la falta de flujo sanguíneo ha sido la mayor limitación para la ingeniería de tejidos" dijo el Dr. Jason Spector, un cirujano plástico del NewYork-Presbyterian/Weill Cornell y ayudante de profesor en el Weill Cornell Medical College. "Sin una red de vasos sanguíneos, solo pequeños, finos trozos de tejido tienen longevidad en el cuerpo."
Usando azúcar cristalino, científicos han creado una red de nano tubos sue actúan como túneles, capaces de transportar el flujo sanguíneo rico en nutrientes entree el tejido natural del cuerpo y el nuevo tejido. Para crear las fibras de azúcar, investigadores del Cornell Nanobiotechnology Center (NBTC) usaron una máquina corriente de algodón de azúcar.
Un polímero fue después vertido sobre las fibras. Una vex endurecidas, el implants se introduce en agua template, disolviendo los azúcares y demand una red tridimensional de micro-túneles huecos.

El estudio está en desarrollo y todavía no ha sido aprobado para usos clínicos. Aun así, los descubrimientos iniciale


s son prometedores ya que muestran un nuevo método de a porte de flujo sanguíneo. A lo que se quiere llegar con esto es al desarrollo de implantes mas grandes y mas complejos unidos al aparato circulatorio propio de la persona.

Mejoran el tratamiento de Quimioterapia aplicando Nanotecnología

Publicado el 22 febrero 2011 por admin
La Quimioterapia es un tratamiento ampliamente utilizado para tratar el cáncer, que se basa en la administración de fármacos que interfieren en el ciclo celular, impidiendo su división y destruyendo las células cancerosas. El problema que tiene, es la falta de especificidad, ya que no solo se ven afectadas las células cancerígenas sino que también las células sanas, causando diversos efectos secundarios no deseados.
A raíz de esto, investigadores europeos han publicado un artículo en la revista Nature Chemistry, en donde describen el desarrollo de microesferas que encapsulan a un catalizador de Paladio, el cuál activaría el fármaco solo dentro de la célula cancerígena, sin afectar al resto de las células, evitando así todos los efectos secundarios inherentes a este tratamiento.
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http://www.youtube.com/watch?v=gstIwXiweJo

Arteria artificial a base de nanotecnología.


3 de Enero 2010
En Londres, a comienzos de este año será probada una “Arteria artificial” utilizando la nanotecnología para desarrollar un pequeño injerto de bypass a partir de un material polímero.
Este material permite que el injerto imite el pulso natural de los vasos sanguíneos humanos, que permiten transportar los nutrientes necesarios a lostejidos del cuerpo.
La meta final es utilizar el injerto en cirugías de arterias coronarias y de miembros inferiores, las cuales -según los médicos- podrían reducir las amputaciones y los infartos.
Si las pruebas médicas son exitosas, el dispositivo potencialmente podría ayudar a miles de pacientes con enfermedades cardiovasculares.La pared de la arteria está diseñada para soportar la presión sanguínea durante la vida de una persona y es normalmente muy fuerte.Losinjertos plásticosfueron fabricados originalmente con el mismo nylon utilizado para hacer camisas que no necesitan plancha.Pero aunque éstos funcionan bien en injertos grandes, son mucho menos exitosos en injertos menores a los 8 milímetros.Esto debido a que la superficie del material utilizado estimula la creación de coágulos de la sangre en el injerto.

Sangre simulada para optimizar la investigación médica20 de Junio 2012
Investigadores del Laboratorio de Bioinstrumentación y Nanomedicina del Centro de Tecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Madrid (LBN-CTB-UPM), se encuentran desarrollando el proyecto de investigación “Fantoma de Sangre Humana”, el cual promete ser de gran ayuda para detectar el cáncer, el Alzheimer y el Parkinson en etapas tempranas, facilitando su tratamiento y así salvar miles de vidas al año.
El Fantoma de Sangre Humana se asemeja a la sangre humana en la proporción porcentual de glóbulos rojos, blancos y plaquetas, así como la viscosidad de la misma, lo que permite, gracias a los avances de lananotecnología, lograr una experimentación más innovadora para permitir la detección de enfermedades degenerativas.
“El resultado de este trabajo representa un gran avance para los equipos médicos, que hasta ahora utiliza


ban agua destilada con propiedades muy distintas a la sangre para testar equipos que manipulan sangre humana”, explica Javier Sanolmedo, director del Laboratorio de Instrumentación y Nanomedicina del CTB.
La idea de sustituir el agua por una sustancia más parecida a la sangre se concibió para probar nanotecnologías concebidas como sistemas más pequeños y portables, todavía sin comercializar.


Anticuerpos artificiales basados en Nanotecnología


Los anticuerpos son Proteínas que tienen como función el detectar y neutralizar agentes extraños al organismo, como por ejemplo Bacterias, virus, y otros microorganismos, Esta función la logran uniendose a determinadas zonas del extraño por lo general una proteína, la que recibe el nombre de Antígeno, esta unión se da por una complementariedad espacial de una determindada zona del anticuerpo llamada región variable con el antígeno.

Un equipo de Investigadores de Estados Unidos y Japón, han logrado sintetizar una nanoparticula hecha de un polímero sintético, que posee la especificidad y selectividad de un Anticuerpo natural, incluso funciona dentro del torrente sanguíneo en un animal vivo, este avance podría tener aplicaciones en terapias con anticuerpos, antídotos para toxinas,purificación de proteinas, etc.. además es muy interesante el hecho de que una estructura hecha en forma artificial no proteica pueda remplazar en función a una estructura biológica proteica, este es un ejemplo más de como la Nanotecnología esta entrando fuerte en al campo de la Biotecnología y Medicina




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Nanotecnología aplicada al tratamiento del mal de Alzheimer y otras enfermedades Neurodegenerativas



Otro método que consiste en inyectar en la sangre Factores de crecimiento, que estimulen a las propias células madres del cerebro para que regeneren neuronas, sin embargo, este método tiene un pequeño problema, ya que estos factores al ser vertidos en la sangre, podrían interactuar con algun otro tipo de tejido distinto al cerebral.

para solucionar este problema, investigadores españoles estan desarrollando Nanopartículas, que actuen como un vehículo nanotecnologico, y permita así, transportar los factores de crecimiento en forma específica al cerebro, y no a otro tejido, mediante unos marcadores moleculares que tendrían afinidad solamente con receptores ubicados en las superfice de las neuronas, y solo en este lugar depositarían los factores. Esta es una aplicación mas de la Nanotecnología en Biomedicina y se espera que a futuro este presente en todas las áreas de la Medicina.

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Un libro sobre la salud y la bioetica.

ihttp://www.sibi.org/jgp/libros/Libro%20Premio%20JGPA%20SIBI%202010.pdf

6. Bibliografía.



http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_ambiental/biorremediacion.pdf


http://www.youtube.com/watch?v=ITtGJUGXFKc&feature=related
http://www.webislam.com/articulos/29927-biorremediacion_descontaminacion_natural.html
http://rovigar.blogspot.com.es/2010/08/vertido-en-el-golfo-de-mexico.html
http://www.gastronomiaycia.com/2008/02/14/nanotecnologia-en-la-alimentacion/
http://www.informacionconsumidor.org/Ciencia/ArticuloCiencia/tabid/71/ItemID/64/Default.aspx
http://www.news.cornell.edu/stories/Feb09/weillCottonCandy.html
http://www.nbtc.cornell.edu/
http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanomedicina.html
http://www.nanotecnologia.cl/tag/nanobiotecnologia/
http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2008/04/17/nanobiotecnologia-i/
http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_que_es.htm
http://www.biotecnosrl.com.ar/biotecnologia.htm
http://www.centrobiotecnologia.cl/index.php/que-es-la-biotecnologia
http://www.ejemplosde.net/tps/nanotecnologia.html
http://ciencias.jornada.com.mx/investigacion/ciencias-quimicas-y-de-la-vida/investigacion/la-bionanotecnologia-y-sus-conceptos
http://www.nanotecnologica.com/nanoparticulas-de-adn-para-transportar-medicamentos-y-terapia-genica/
http://avances-nanotecnologia.euroresidentes.com/2005/06/sensores-moleculares-facilitan.html
http://letttyguillen.blogspot.com.es/2010/12/la-nanotecnologia.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Bio%C3%A9tica#Principales_regulaciones_y_documentos
http://www.bioeticaweb.com/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=4335
http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/bioetica.htm#08

http://www.nanotecnologia.cl/anticuerpos-artificiales-basados-en-nanotecnologia/
http://www.nanotecnologia.cl/nanotecnologia-aplicada-al-tratamiento-del-mal-de-alzheimer-y-otras-enfermedades-neurodegenerativas/
http://www.razonypalabra.org.mx/N/n68/9Villafuerte.pdf
http://93.189.33.183/index.php/discurso/article/viewFile/788/754
http://www.galenored.com/noticias.php?id=755