Nanomedicina: 5/25. Por qué en la escala nanométrica.

Los entusiastas de la nanotecnología tienen grandes esperanzas de que brindará tratamientos especialmente eficaces para combatir las afecciones y las enfermedades. La razón es simple: la nanotecnología opera en la misma escala que la biología. Una molécula de ADN es de unos 2.5 nm de ancho y la hemoglobina (la proteína de la sangre que es responsable del transporte de oxígeno) es de unos 5 nm de diámetro. Las células humanas son mucho más grandes —en el orden de las 10-20 micras en diámetro (10 mil a 20 mil nanómetros)— lo que significa que los materiales y dispositivos nanoescalares pueden penetrar con facilidad en casi todas las células sin activar respuesta de inmunidad alguna.21

La expectativa es que puedan diseñarse partículas, materiales y dispositivos nanoescalares que interactúen con los materiales biológicos en formas más directas, eficientes e incluso más precisas. Y debido a su tamaño diminuto serán capaces de acceder a áreas del cuerpo —como el cerebro o las células particulares— que han sido muy difíciles de alcanzar con las tecnologías actuales. Por ejemplo, el Instituto Nacional del Cáncer del gobierno estadunidense afirma que la nanotecnología promete “acceso al interior de la célula viva [lo que] permite la oportunidad de obtener ventajas sin precedentes para alcanzar nuevas fronteras en la investigación básica y clínica.22 Tener la posibilidad de insertar sondeos nanoescalares en células particulares aumentará el entendimiento de los complejos modos de operación de las células y permitirá una detección muy temprana de células aberrantes que apunten a un estado enfermo.23

Explotar los efectos cuánticos
Además, algunos materiales nanoescalares diseñados como aplicaciones biomédicas mostrarán propiedades poco comunes que incrementarán su funcionalidad. Las sustancias menores al rango cercano a los 100 nm pueden comportarse de modo diferente que las partículas mayores de la misma sustancia. Los materiales nanoescalares pueden diferir de sus versiones micro o macro en fuerza, color, elasticidad y/o toxicidad; pueden ser capaces de conducir electricidad de formas más eficientes o pueden ser más reactivas químicamente. Las propiedades ópticas, eléctricas o estructurales que son específicas de la escala nanométrica se conocen como “efectos cuánticos”. Es más, las propiedades cuánticas de una sustancia pueden cambiar dentro del rango de la escala nanométrica. Algunas nanopartículas de oro son inertes, por ejemplo, mientras otras nanopartículas de oro de diferente tamaño son reactivas.

La forma importa también.
Es posible que una nanopartícula esférica de 20 nm de una sustancia específica no sea tóxica para las células, mientras que una partícula de 60 nm, en forma de barra de la misma sustancia, produzca un mientras que una partícula de 60 nm, en forma de barra de la misma sustancia, produzca un efecto citotóxico tóxico para las células). En la actualidad no hay modelos que puedan predecir los efectos cuánticos, por lo ue hay el proyecto de caracterizar nanomateriales específicos —en un intento por entender sus atributos físicos, sus propiedades biológicas in vitro y su compatibilidad in vivo (usando animales primero).24 La tarea de apear completo el nuevo mundo de los materiales nanoescalares es abrumadora, si no imposible, si se toma en cuenta todas las posibles variaciones de sustancia, tamaño, forma y estructura superficial.

Incrementar la disponibilidad biológica
(Las palabras en negritas en el texto se definen en el glosario) Sin embargo, no todas las aplicaciones médicas de la nanotecnología explotarán los efectos cuánticos. Una droga que asuma la forma de una partícula de 400 nm puede ser más eficaz que su versión de 2 micras porque tiene más disponibilidad biológica* —es decir, que el cuerpo hace uso de ella—, o puede ser capaz de tener acceso directo a un tumor, por ejemplo, y es muy probable que no exhiba sus propiedades nanoescalares, únicas. En general, sólo las sustancias menores a 100 nm (en por lo menos una de sus dimensiones) pueden exhibir efectos cuánticos, aunque hay casos particulares —como ocurre con los polímeros a los que se refuerza con nanopartículas formando ligas entre ambos materiales— en que las propiedades especiales se exhiben en tamaños mayores de 100 nm.25

La visión más reciente es combinar las drogas formuladas nanológicamente con un suministro de drogas dirigido basada en una medicina personalizada —un enfoque al manejo de la salud que se basa en considerar el perfil genético del paciente para descubrir sus predisposiciones individuales a enfermedades particulares o su nivel de receptividad a fármacos específicos. En el futuro, según esta visión, los tratamientos habilitados con nanotecnología podrán ser dispositivos multifuncionales capaces de detectar e identificar enfermedades particulares a nivel celular y, en el momento propicio, suministrar la droga correcta en la dosis correcta, confeccionando el tratamiento según el paciente individual, con información, en tiempo real; de tal modo que se evalúe el estado de la enfermedad.26