1er FORO NACIONAL DE LAS CIENCIAS

MONTERREY, N.L. 24 Y 25 NOV, 2006

Nanobiotecnología Aplicada a la Medicina

DR. HUMBERTO H. LARA VILLEGAS

Laboratorio de Bioseguridad Nivel 3 ( BSL-3 ) Laboratorio de Inmunología y Virología Facultad de Ciencias Biológicas, UANL

dr.lara.v@gmail.com La nanotecnología es un conjunto de técnicas que se utilizan para manipular la materia a la escala de átomos y moléculas. Nano- es un prefijo que indica una medida, no un objeto. A diferencia de la biotecnología, donde "bio" indica que se manipula la vida, la nanotecnología habla solamente de una escala. No puede denominarse química, física o biología dado que se estudia un campo dimensional muy pequeño.

nano = 10-9 1 nanómetro = 0.000000001 metros 1 milímetro = 1’000,000 nanómetros Un nanómetro es la billonésima parte de un metro, o millonésima parte de un

milímetro Richard Feynman, Nóbel de Física, padre de la nanociencia

“There is plenty of room at the bottom” 1959: propuso fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y

moléculas Escribió un artículo que analizaba cómo las computadoras, trabajando con átomos

individuales, consumirían poca energía y alcanzarían grandes velocidades Eric Drexler, en la década de los 80, tuvo aportaciones a la nanotecnología

molecular: construcción de nanomáquinas hechas a partir de átomos y capaces de construir ellas mismas otros componentes moleculares

MANUFACTURA MOLECULAR Ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nanoescala Permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos Permite la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento

de átomos y moléculas Puede estar contenida en muy poco espacio, y capaz de fabricar productos a nivel

molecular por muy bajo precio Puede ir de un fabricador inicial a producción en serie en menos de un año 2010-2020 En lugar de diseñar una parte (forma) y rebajar el material para que tome esa forma

o hacer un molde, se especifica la forma de la parte deseada y el nanofabricador crea la estructura de manera que llene el volumen especificado

Las superficies, en lugar de “pegar” las partes, se emplea un mecanismo que las mantiene juntas (mechanical interlocking mechanism

Productos llegan a ser 5 veces más fuertes, 10 veces más eficientes, y millones de veces más compactos

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Productos se pueden diseñar y fabricar en días Productos pueden ser pre-diseñados

NANOBIOTECNOLOGIA

Frecuentemente llamada tecnología húmeda - seca, donde el término "húmeda"

pertenece a los componentes biológicos y la parte "seca" se corresponde a la ingeniería de nanopartículas inorgánicas

En la actualidad se han logrado algunos progresos experimentales en este área y el número de bionanodispositivos propuesto es enorme

Una de sus áreas más prometedora es la nanomedicina

Se puede definir como el monitoreo, reparación, construcción y control de sistemas

biológicos humanos a un nivel molecular, empleando nanoestructuras y nanoinstrumentos

Nanotecnología se está empleando para manipular biomoléculas relacionadas a enfermedades y padecimientos

Se requiere del diseño y construcción de estructuras y máquinas de muy pequeño tamaño – no más grandes que una molécula de DNA

APLICACIONES DE LA NANOMEDICINA

Monitorización Reparación de tejidos Control de la evolución de las enfermedades Defensa y mejora de los sistema biológicos humanos Diagnóstico, tratamiento y prevención Alivio del dolor, etc.

BIOSENSORES

Se activan cuando las condiciones biológicas cambian Por ejemplo, los pacientes diabéticos podrían verse favorecidos al recibir insulina

encapsulada en células artificiales, que la dejen salir cuando aumente la glucosa en la sangre

Esto también permite realizar exámenes en forma muy sencilla, incluso en la casa para un autodiagnóstico

POLIMEROSOMAS

Son moléculas esféricas poliméricas Consisten en cápsulas construidas sobre una molécula central Cada cabo puede tener distintas propiedades Pueden ingerirse o inyectarse Realizan funciones como: reconocimiento de células dañadas, diagnostico evolutivo

de enfermedades, administración de medicamentos, localizar daños, etc.

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NANOBIOCIDAS CONTRA EL VIH-1

Actualmente se ha publicado un articulo denominado Interaction of silver

nanoparticles with HIV-1 en la revista Nanobiotechnology, 2005; 3: 6. La Universidad de Texas, en Austin, trabajó en colaboración con la Universidad

Autónoma de Nuevo León, donde se comprobó la inhibición del virus del VIH-1 in vitro en forma de dosis respuesta y con baja toxicidad mediante nanopartículas de plata.

Estas nanopartículas tienen potencial antiviral, el cual fue probado en un Laboratorio de Bioseguridad Nivel 3. Este artículo ha sido uno de los 3 más leídos, según estadísticas de la revista en el último año.

LOS NANOBIOCIDAS, PRESENTE Y FUTURO

El auge de la Nanotecnología llevará de la mano el crecimiento en la industria de los nanobiocidas, los cuales son cada vez más necesarios, ya que aunque se están desarrollando en forma sorprendentemente rápida nuevos fármacos para las bacterias y virus multirresistentes, cada vez éstos van mutando y se necesitan otros medicamentos para contrarrestarlos. Por tanto, el mercado de biocidas y nanobiocidas es muy amplio, y debemos estar preparados para nuevas enfermedades, tanto emergentes como reemergentes. Únicamente en Laboratorios de Bioseguridad nivel 3 y 4, y con personal altamente capacitado, podemos analizar y trabajar con ciertos patógenos que son peligrosos para la vida humana, y gracias a estos avanzados laboratorios es posible estudiar en forma minuciosa estos patógenos.