“grafeno y nanotubos de carbÓn. nuevos innovadores mÉdicos.”
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FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
DHTIC’S
ENSAYO: “GRAFENO Y NANOTUBOS DE CARBÓN.
NUEVOS INNOVADORES MÉDICOS.”
MAESTRA: YARET ELSA MORALES RUIZ
ALUMNOS: MONSERRAT RODRÍGUEZ VILLAGOMEZ
KARINA DE GABRIEL CORONA
VALERIA CHAVEZ CORDERO
LAURA FLORES MORA
MARCOS ALBERTO HERNANDEZ VAZQUEZ
VERANO 2014
BENEMÉRITA UNIVESIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
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Tabla de contenido
Portada _______________________________________________1
Tabla de contenido______________________________________2
Introducción____________________________________________3
Desarrollo______________________________________________3
Conclusión_____________________________________________11
Referencias Bibliográficas________________________________12
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“GRAFENO Y NANOTUBOS DE CARBÓN. INNOVADORES MÉDICOS.”
EL Grafeno y los Nanotubos de Carbono (NTC) han cobrado mucha
importancia en el ámbito de la medicina, ya que sus partículas de tamaño
diminuto pueden circular en la sangre y adentrarse en compartimentos celulares
para facilitar el traslado de fármacos a lugares específicos donde se encuentren
las células que se deban combatir. Además se ha demostrado que estas
nanopartículas transfieren ADN a otra célula de manera rápida y eficaz en
comparación con otros métodos usuales como la microinyección.
Por ello expondremos nuestra postura a favor de las aplicaciones de los
NTC y grafeno en la salud; porque con ellos se volverán más efectivos los
tratamientos para revertir enfermedades celulares, sin excluir las posibles
repercusiones que estos puedan generar en nuestro organismo.
El objetivo es dar a conocer las propiedades del Grafeno y los NTC y en
particular tres de sus posibles aplicaciones en medicina, para destacar sus
grandes beneficios en pro de la salud; ya que gracias a la funcionalización de los
NTC, se pueden crear terapias genéticas más efectivas para la administración de
drogas terapéuticas y nanovacunas para contrarrestar enfermedades celulares.
¿Qué es el Grafeno?
El grafeno es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (como
un panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se
forman a partir de la superposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.
Entre las propiedades más sobresalientes se encuentran: Transparencia,
flexibilidad, resistencia, impermeabilidad, y buena conductibilidad eléctrica.
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La mayoría de las personas hablan de éste material pero en realidad pocas
lo han visto y/o tocado y eso es porque el grafeno es un material que aún está en
proceso de maleabilidad y comportamiento para un buen desarrollo.
La primera vez que el Grafeno se sintetizó fue en el 2004 obteniendo de
éste proceso unas micras de extensión de su estructura que en la actualidad ya
hay muestras de ella.
¿Qué son los Nanotubos de Carbono?
Los nanotubos de carbono (NTC) son objetos nanométricos descubiertos en
1991 por Sumio Ijima. Debido a su particular estructura cilíndrica y a su
composición (únicamente formados por átomos de carbono), los nanotubos de
carbono poseen una serie de únicas y sorprendentes propiedades mecánicas,
térmicas, eléctricas, electrónicas, magnéticas y ópticas.
A continuación se enlistan algunas de las propiedades de los nanotubos:
Material ligero.
Material 100 veces más fuerte que acero.
Material muy flexible (se dobla a grandes ángulos sin romperse)
Elevada estabilidad térmica.
Conductividad eléctrica: Pueden ser metálicos o semiconductores
Actualmente, a los NTC se les ha involucrado en varias investigaciones debido
a su capacidad de ser funcionalizados, se destaca su optimización con el Grafeno,
con fin de interése médico para utilizarlos como biosensores, marcadores
fluorescentes a escala molecular etc.
Algunas de las aplicaciones en donde se han obtenido resultados
prometedores en el área médica son las “Nanovacunas”, la “Administración de
drogas terapéuticas” y la “Terapia genética”. Estas tres aplicaciones han arrojado
resultados muy interesantes que podrían revolucionar la historia médica ya que
cualquiera de estos tres prolongaría la vida de un mexicano por más de 50 años.
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TERAPIAS GENETICAS
Creemos que las terapias genéticas actualmente no son muy prometedoras,
para ser utilizadas en diversos tratamientos de enfermedades como el cáncer o
desordenes genéticos; pero la naturaleza de los NTC ha sido suficiente para
formar tratamientos más efectivos con fragmentos de ADN, ya que, gracias a su
tamaño tan pequeño pueden viajar fácilmente a través de la circulación sanguínea
e introducirse en compartimentos celulares. Incluso estas nanopartículas son
capaces de ser utilizadas para transferir el ADN a una célula con mayor eficiencia
que otros métodos convencionales como, la electroporación o la microinyección.
Cabe destacar las grandes aportaciones que han ido innovando en la rama
de las terapias genéticas; entre ellas la del científico Written:
“Los NTC podrían ser utilizados para penetrar en las células humanas de
manera segura y entregar medicamentos anticancerígenos o modificados de
moléculas de ADN para la terapia genética, inclusive para transportar agentes de
imagen, como son las etiquetas fluorescentes y los radionúclidos; ya que
permitirán obtener mejores imágenes de las células y los tejidos, de esta manera
se podrá ayudar a la detección temprana de los diferentes tipos de cáncer”
(Written Byadmin, 29 febrero 2012)
Esto nos dice que sería posible erradicar la masa de tumores pero sin dañar
el tejido epitelial; gracias a una nueva técnica que pasa por la inyección de los
diminutos tubos de carbono, principalmente recubiertos de ADN , que se calientan
con una pequeña sesión de radiación láser; ya que las nanopartículas de los NTC
se unen a tejidos dañados o a células cancerígenas se puede inducir su
calentamiento mediante aplicación de un campo magnético de baja intensidad,
que es para magnéticas o por irradiación con luz infrarroja.
Estos experimentos ya han demostrado su utilidad en pacientes humanos y
una de las principales nanoterapias es la desarrollada por la empresa alemana
MagForceNanotechnologies AG, que ha recibido recientemente (julio del 2010) la
aprobación de “La Agencia Europea” en medicina. La manipulación de esta nueva
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tecnología para el tratamiento del cáncer evitará graves problemas de los posibles
efectos secundarios de los actuales tratamientos de quimioterapia o radioterapia.
Otros estudios realizados de los NTC no solo destacan su uso en
tratamientos para el cáncer sino también para ser utilizados como vectores de
transferencia de genes; ejemplo de ello destacamos la aportación del científico
Bianco y sus colaboradores en el 2004, ellos unieron las interacciones
electroestáticas de plásmidos “Pcmv_agal” obteniendo complejos para la
transferencia de genes cinco a diez veces mayor comparado con la transfección
del plásmido únicamente;
“Con esto se comprueba la principal ventaja que nos ofrecen los NTC es su
capacidad de trasportar nuestras moléculas hacia cualquier espacio intracelular de
una manera muy específica para dirigir o direccionar la administración de drogas
en nuestras terapias genéticas y/o en la producción de vacunas”. (Bianco, 2004)
ADMINISTRACIÓN DE DROGAS TERAPÉUTICAS
Desde nuestro punto de vista consideramos que los NTC funcionalizados
con drogas, pueden ser dirigidos específicamente, mediante el uso de métodos
activos de reconocimiento debido a que están presentes, simultáneamente en el
Nanotubos de carbono fuincionalizados (f-NTC) ayudando a la mejora de los
fármacos.
Gracias a diversas investigaciones el f-NTC se ha utilizado con
isotiocianato de fluoresceína que es utilizada en el tratamiento en enfermedades
como el cáncer, ya que estos fueron administrados en cultivos de células Jurkat .
“Las células Jurkat son una línea inmortalizada de células de linfocitos T
que se utilizan para estudiar la leucemia aguda de células T, la señalización de
células T, y la expresión de varios receptores de quimioquinas susceptibles a la
entrada del virus, en particular el VIH” (LINA BLANDON, MAR IA MARQUEZ,
JUAN L OPEZ, DIANA M ARQUEZ, ALEJANDRO MART INEZ junio 2013)
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En estos se observó una rápida internalización, así como una distribución
de la señal fluorescente alrededor de la membrana nuclear lo cual es muy
favorable para una acción efectiva de la droga.
Científicos norteamericanos lograron combustionar células cancerígenas
en cultivo, ya que crearon una molécula hibrida en la que se fusiono NTC con
anticuerpos especializados en la búsqueda de tumores. Una vez que los NTC
abordaron las células tumorales, y se adhirieron a ellas, los científicos aplicaron
radiación infrarroja para calentar los NTC y con temperaturas altas estos hicieron
combustión y quemarían las células contaminadas. Por esto, los NTC tienen un
gran alcance a lugares específicos donde se quiera que el fármaco sea aplicado.
Algunos inconvenientes relacionados con la administración de
medicamentos se deben a que, se disuelven antes o después de lo pronosticado,
no se distribuyen de buena manera por el organismo, no llegan al lugar indicado y
en ocasiones afectan a los tejidos sanos. Los NTC cargados de drogas
terapéuticas atraviesan de manera efectiva las membranas plasmáticas y
distribuyen por los orgánulos.
Por esto, se quiere llegar a desarrollar vehículos de entrega a nanoescala
para que tenga una eficacia terapéutica y minimizar los inconvenientes asociados
a los fármacos disponibles, así se lograra permitir nuevos tipos de terapias, y
fomentar la nueva investigación de subóptimos farmacéuticamente pero
biológicamente nuevas entidades moleculares que anteriormente se consideraban
no urbanizables.
NANOVACUNAS
Como ya sabemos las vacunas son los propios virus introducidos a nuestro
organismo para que se produzcan los anticuerpos suficientes para atacar
efectivamente la bacteria. Estos anticuerpos combaten las enfermedades
infecciosas, que generalmente se encuentran en nuestro organismo, incluso
después de que la enfermedad haya desaparecido, para impedir que enfermemos
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nuevamente. Esto se conoce como inmunidad y estamos convencidos que con los
NTC se atacara eficaz y rápidamente enfermedades aún más severas como
hepatitis y el H1N1 que actualmente nos perjudican. Siendo una puerta al futuro
del mejoramiento de algunos tratamientos porque:
“La vacunación es una de las intervenciones médicas más efectiva y
seguras actualmente. Debido a su enorme contribución en la reducción de la
morbilidad y mortalidad debida a enfermedades infecciosas”. (Vicente, S. 2009).
Es por su eficacia que en los últimos años, el desarrollo de sistemas de
liberación de vacunas ha sido ampliamente investigado, con el fin de mejorar su
inmunogenicidad en nuevos antígenos fusionados con ayudantes, que puedan
aumentar su potencia o modular su respuesta inmune, e incluso una mejora en la
introducción al organismo a través de vías no invasivas. Siendo capaces de dar
respuesta tanto a vacunas contra patógenos víricos intracelulares o vacunas
terapéuticas.
Las investigaciones hechas hasta el momento arrojan que los liposomas,
macropartículas, emulsiones y más recientemente nanopartículas son las
alternativas más factibles de solución, siendo las ultimas una de las más benéficas
ya que con la empleación de nanomateriales que debido a sus buenas y amplias
características estructurales formadas a partir de diversos materiales como
grafeno y fullenos capaces de asociar una molécula bioactiva. Garantizan el que
se pueda llegar a desarrollar un vehículo biodegradable, biocompatible y
potencialmente seguro para su administración en humanos.
Lo cual es posible que suceda pronto gracias a las prometedoras
publicaciones de investigaciones sobre estas nanovacunas que se realizan
alrededor del mundo como por ejemplo:
En la Universidad Nacional Autónoma de México. Los geriatras aseguran
que los estudios en nanovacunas y regeneración de tejidos podrían aumentar la
esperanza de vida de los mexicanos hasta 50 años más.
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Dice Enrique Casillas: “La nanotecnologia promete soluciones vanguardistas para
múltiples problemas de salud y enfermedades de los adultos mayores, por lo que
se espera que con ello se prolongue la longevidad de la especie humana y mejore
su calidad de vida”. (Nanotecnología prolongaría vida hasta los 124 años. 3
Noviembre, 2010)
Los científicos del Instituto Michigan de Nanotecnología para Medicina y
Ciencias Biológicas en la Universidad de Michigan informan que un método
novedoso, sin aguja, para introducir un agente que estimula la inmunidad del
cuerpo ha probado que es no tóxico y puede producir respuestas fuertes y
sostenidas de inmunidad en estudios con animales. La vacuna consiste de una
emulsión súper fina de aceite, agua y surfactantes colocada en la nariz.
Buscando con ello reducir la hepatitis B crónica infecta a 400 millones de
personas en todo el mundo y mejorar la salud esperando que, con esta vacuna,
sea posible la inmunización de un gran número de niños y adultos en África, Asia y
América del Sur de manera eficiente y segura.
Confirma James R. Baker:
“Nuestros resultados indican que la inmunización, sin aguja, que usa una
combinación de nanoemulsión y el antígeno de la hepatitis B podría ser una
vacuna segura y eficaz contra la hepatitis, y que también proporciona un método
alternativo para el refuerzo de las vacunas existentes”. (James R. Baker. 13
Agosoto, 2008)
Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y
del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA),
Eduardo Ruiz-Hitzky y Gustavo del Real han comprobado, en modelos animales,
que la utilización de un nanomaterial del grupo de los bionanocomposites,
preparado con componentes empleados habitualmente en alimentación y
biomedicina, podría contribuir a mejorar la eficacia y abaratar los costes de
producción de las vacunas contra el virus de la gripe en sus diferentes variantes,
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incluido el H1N1, así como de otros agentes infecciosos. Dando una esperanza
para una mejor calidad de vida al ser futuramente su aplicación en humanos.
Declarando cada uno lo siguiente:
“Para reducir el impacto de una pandemia de gripe, es esencial disponer de
vacunas eficaces y seguras que protejan a la población de la infección, por ello, es
necesario y urgente utilizar compuestos adyuvantes que aumenten la
inmunogenicidad de las vacunas, lo que permitirá reducir la dosis de antígeno
requerida y ampliar el tamaño de población vacunada que, por ejemplo, supondría
un importante beneficio para hacer frente a la presente pandemia de gripe A”.
(Ruiz-Hitzky 21, Agosto 2009)
“En los últimos años se ha avanzado mucho en las tecnologías de
producción de vacunas frente a la gripe, sin embargo, no es infrecuente que éstas
presenten una capacidad inmunogénica baja. Una forma de solventar este
inconveniente es administrar altas dosis de antígeno vacunal para inducir una
respuesta eficaz de anticuerpos protectores en el organismo. Sin embargo, esta
solución es, en la actualidad, inadecuada ya que la capacidad de producción
mundial de vacuna es limitada y esto resultaría en un número menor de personas
con acceso a la misma”. (Del Real. 21 Agosto 2009).
Aunque debemos de tener en cuenta que cualquier intervención médica
lleva siempre asociado un cierto riesgo. Es por ello que la Organización Mundial
de la Salud (OMS) se ocupa de se busquen nuevas estrategias de control que
aseguren la calidad del producto durante su fabricación y mejoren la vigilancia tras
su comercialización para poder detectar posibles efectos adversos y así, poder
actuar rápida y eficazmente ante la aparición de reacciones esporádicas adversas.
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CONCLUSIÓN
Con todo lo expuesto podemos destacar verídicamente que el uso de
nanomateriales como innovaciones médicas, son prometedoramente benéficos
para la salud humana y no descartamos la idea que en un futuro, se podría llegar
a encontrar la inmunidad a ciertas enfermedades.
Debido a su capacidad de transportar moléculas, que erradiquen o controlen la
enfermedad con un éxito mayor al de los métodos empleados con anterioridad, por
lo que debemos de estar atentos con los resultados que den a conocer las futuras
investigaciones, ya que dichos avances aportaran información contundente en
cuanto a los daños, y beneficios que podemos obtener al hacer uso de estos nano
materiales.
Sin duda alguna esperamos que el trabajo expuesto fomente a la investigación
y a la innovación del lector, ya que se ha demostrado que existe tecnología y
materiales aun por optimizar y que ayuden a mejorar nuestra calidad de vida.
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Referencias:
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terapéuticos".(30/09/09).Consultado de
http://www.drogasinformate.org/interrogantes/2009/09/30/las-drogas-
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nanomaterial-que-ayuda-a-aumentar-la-eficacia-de-las-vacunas-contra-la-
gripe.html
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