jueves, 3 de febrero de 2011

Nanomedicina: la revolución ya comenzó

Partículas minúsculas, inteligentes y complejas, con capacidad de reconocer tumores y tratarlos selectivamente son algunas de las promesas futuras de la nanotecnología. De esto habló el flamante doctor Honoris Causa de la Universidad Nacional del Litoral, el español Jesús Santamaría Ramiro.

Cuando alguien sufre un dolor de cabeza toma una aspirina. Ingresa por la boca, llega al estómago hasta que alcanza el intestino, de allí pasa al torrente sanguíneo y apenas una pequeña parte de lo que tomó llega a la zona del dolor. No es un mecanismo muy eficiente, pero en el caso de las aspirinas no genera un riesgo importante. Pero cuando se trata de otros medicamentos, la administración en el lugar justo puede ser la clave para evitar efectos secundarios devastadores, como en el caso de los tratamientos contra el cáncer.

La Revolución nanotecnológica

La administración controlada de medicamentos es una de las promesas de una revolución tecnológica que ya se advierte. "La nanociencia es un campo absolutamente fascinante porque tiene la capacidad de cambiar nuestra vida. La medicina va a cambiar y no se va a parecer en nada a lo que conocemos hoy", arriesgó Jesús Santamaría Ramiro, experto en nanociencias de la Universidad de Zaragoza, en España, en su visita por la Universidad Nacional del Litoral (UNL). Durante su estadía, en la que fue distinguido como doctor Honoris Causa, brindó una conferencia sobre liberación controlada de fármacos a partir de materiales nanoestructurados. En su disertación describió algunas de las líneas de trabajo que mantiene su grupo en el Instituto de Nanociencia de Aragón y que parecen demostrar que el futuro es hoy.

A otra escala:

El diseño y elaboración de dispositivos diminutos que sean capaces de combatir enfermedades presenta un sinfín de desafíos para los investigadores que trabajan sobre dimensiones de unos pocos átomos, a escala nanométrica. Del tamaño de apenas unas decenas de nanómetros (millonésimas partes de milímetros), los investigadores producen partículas inteligentes y complejas con diversas aplicaciones.

El grupo de Santamaría produce nanopartículas de silice, una sustancia que encuentra, por ejemplo, en la arena. Dentro de cada una de estas partículas se coloca el fármaco que se desea administrar de manera que luego será liberado por sus poros.

"Hay maneras fáciles de producir las nanopartículas magnéticas que necesitamos", contó Santamaría. "Cómo guiarlas una vez dentro del cuerpo, cómo lograr que reconozcan los blancos donde administrar el fármaco, cómo liberarlo" son algunas de los nuevos desafíos que se presentan y en los que ensayan distintas alternativas.

 
En este sentido comentó que una de las estrategias adoptadas fue el recubrir las partículas con una sustancias (polietilen glicol o PEG) capaz de engañar al sistema inmune del organismo. "Los macrófagos atacan estas partículas extrañas, pero gracias a la capa de PEG pueden no ser detectados", explicó el experto.
 
Otra forma de guiar las partículas dentro de los organismos es por su capacidad magnética. "Para ello tienen que ser menores a 20 o 25 nanómetros y son guiadas con un imán externo o interno", relató.

También experimentaron con nanopartículas de silice recubiertas con una carcasa de oro que se adhieren a células tumorales. Mediante un láser externo al cuerpo es posible activar un proceso de generación de calor (hipertermia) que quema el tejido tumoral. "Estamos a unos años de que esto se pueda hacer, pero lo estamos tocando con la punta de los dedos y lo vemos en los experimentos in vitro e in vivo", ilustró Santamaría.

Innovación y riesgos

Una revolución científico-tecnológica marca nuevos horizontes y promesas, pero también implica enfrentarse a lo desconocido y sus riesgos. En el caso de la nanotecnología, no tardó en generar un nuevo concepto: nanoseguridad.

"Los controles están siendo mayores que en otros ámbitos pero no es diferente a cómo debe tomarse toda investigación científica. Cuando se sintetiza una nueva molécula química o se desarrolla una bacteria nueva en el laboratorio, el científico tiene el deber ético y profesional de probar que todo lo que hace no va a tener otras consecuencias", destacó Santamaría.

En el mismo sentido subrayó enfáticamente la necesidad de adoptar el principio precautorio. "Es fundamental en la ciencia, porque no se la puede ni se debe parar su avance. Tenemos que asumir que lo que no conocemos es peligroso y, al mismo tiempo, investigar estas cosas en los laboratorios", afirmó.


Enlace:http://www.cuyonoticias.com/tecnologia-y-ciencia/74-ciencia/2574-nanomedicina-la-revolucion-ya-comenzo.html
Nombre y Apellido: Kevin A. Sánchez L.
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miércoles, 2 de febrero de 2011

NOMFET, el transistor-neurona

Recientemente, científicos franceses de la Comisión de Ingeniería Atómica (CEA) y del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) han desarrollado un transistor que puede simular las funciones básicas de una sinapsis. Este transistor orgánico, que se conoce como NOMFET (Nanoparticle Organic Memory Field-Effect Transistor), supone el primer paso en la investigación de una nueva generación de ordenadores inspirados en las redes neuronales, capaces de responder a estímulos de manera parecida a como lo hace el sistema nervioso.

NOMFET

Entre las estrategias de desarrollo de nuevos métodos de procesar la información, un enfoque consistiría en imitar la manera en que funcionan los sistemas biológicos para producir circuitos electrónicos con nuevas características. En el sistema nervioso, la sinapsis es la unión entre dos neuronas, que permite la transmisión de mensajes de una a otra y la adaptación del mensaje en función de la naturaleza de la señal recibida (plasticidad). Por ejemplo, si una neurona recibe pulsos de alta frecuencia mediante sinapsis, se transmitirá un potencial de acción más intenso. Por el contrario, si los pulsos están más espaciados en el tiempo, el potencial de acción será más débil. Es esta plasticidad la que los investigadores han podido simular con éxito mediante el NOMFET.

El transistor CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), bloque básico de construcción de un circuito electrónico integrado, se puede utilizar como un interruptor (puede transmitir o no una señal) además de ofrecer otras numerosas aplicaciones (amplificación, modulación, codificación, etc.).

La gran innovación introducida por el NOMFET parte de la combinación de un transistor orgánico con nanopartículas de oro. Las nanopartículas son encapsuladas, fijadas al transistor y recubiertas con un compuesto orgánico denominado pentaceno adquiriendo un efecto memoria que les permite imitar lo que sucede en una sinapsis durante la transmisión de la señal eléctrica. Esta propiedad, por tanto, hace que el componente electrónico sea capaz de evolucionar en función del sistema en el que se coloca, haciendo que su rendimiento sea comparable al de siete transistores CMOS, necesarios hasta ahora para simular esta plasticidad.


Los dispositivos producidos se han optimizado para tamaños nanométricos, a fin de ser capaces de integrarlos a gran escala. Los ordenadores inspirados en esta tecnología, a diferencia de los ampliamente extendidos ordenadores de silicio, son capaces de funciones similares a las del cerebro humano, ya que pueden resolver problemas mucho más complejos, como el reconocimiento visual.

Dominique Vuillaume, investigador del Instituto de Electrónica, Microelectrónica y Nanotecnología del CNRS y uno de los autores del estudio, afirma que el objetivo del NOMFET es conducir a una "respuesta colectiva como la que puede proporcionar una red neuronal integrada por múltiples informaciones", lo que daría lugar a "sistemas tan flexibles que puedan ser programados por aprendizaje".


Enlace:http://www.sott.net/articles/show/202082-An-Organic-Transistor-that-Mimics-a-Brain-Synapse
Enlace:http://www.informador.com.mx/tecnologia/2010/174535/6/nomfet-un-transistor-que-imita-neuronas.htm
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Detección de toxina del cólera con nanopartículas y azúcar

Un azúcar complejo puede convertirse algún día en una de las armas más eficaces para frenar la propagación del cólera, una enfermedad que ha cobrado miles de vidas en Haití desde el devastador terremoto del año pasado.

Una técnica desarrollada por los científicos de la Universidad de Florida Central permitiría a los socorristas probar las fuentes de agua que podrían estar contaminadas con la toxina del cólera. En la prueba, el dextrano (tipo de azúcar complejo) es recubierto en nanopartículas de óxido de hierro y, luego, se agrega a una muestra de agua.

Drextano recubierto con microparticulas de oxido de hierro

Si la toxina del cólera está presente, la toxina se une al dextrano de las nanopartículas. Esto es porque el dextrano es similar a los receptores de la toxina del cólera (GM1) que se encuentran en la superficie de las células en el intestino de la víctima.

La técnica probablemente sería menos costosa que las actualmente disponibles, y ofrecería resultados más rápidamente, lo que permite a los socorristas restringir el acceso a fuentes contaminadas y limitar la propagación de la enfermedad.

"Es realmente increíble ", dijo el profesor asistente J. Manuel Pérez, el investigador principal del proyecto. "Significa que tenemos una herramienta de diagnóstico más rápido utilizando una combinación de azúcar –nanopartículas, sencillo y relativamente barato."
 
 
Estudiando la toxina el profesor Pérez y sus asistentes

Los primeros estudios también muestran que la técnica podría algún día ser utilizadas para el tratamiento de una persona infectada con el cólera, que es causada por la falta de saneamiento y agua sucia, y posiblemente otras enfermedades, dijo Pérez.

Se necesitan más estudios para probar la capacidad de adaptación de la técnica, pero su impacto podría ser enorme. En los países con malas condiciones sanitarias, los brotes causados por beber agua contaminada a menudo resultan mortales. Toxinas mortales también puede ser resultado de bioterrorismo o la contaminación de los alimentos.

Se estima que hay 3 millones a 5 millones los casos de cólera y muertes entre 100.000 y 120.000, en todo el mundo cada año, según la Organización Mundial de la Salud. Un brote de cólera ha matado a más de 3.000 personas en Haití desde el terremoto, y la OMS advirtió a principios de enero que el brote no ha llegado todavía a su punto máximo.

martes, 1 de febrero de 2011

Nanotecnología en Diabetes: Tatuaje para medir Glicemia basado en Nanotubos de Carbono

Una gran cantidad de personas en el mundo padece algún tipo de Diabetes, ya sea Diabetes tipo 1 o tipo 2, en el caso de la Diabetes tipo 1, se hace necesario el control estricto de la Glicemia(concentración de glucosa en la sangre) ya que en esta variedad, el cuerpo no tiene la capacidad de fabricar insulina, hormona que es indispensable en el control de la glucosa en sangre, por lo tanto el paciente necesita administrarse en forma externa esta insulina y en dosis exactas, calculadas en función a los valores de glicemia en el momento, de esta forma evita tener alzas en la glicemia (hiperglicemia) que a largo plazo provocan complicaciones graves de salud.

Para monitorizar los niveles de glucosa, los diabéticos utilizan glucómetros en los cuales es necesario la extracción de sangre a través de una punción en el dedo, procedimiento que tienen que hacer varias veces al día, resultando por ende invasivo y molesto, también están los monitores continuos de glucosa que como dice el nombre informan de los niveles de glucosa en forma contínua (lapso de minutos) y están basados en un sensor implantado bajo la piel, por lo tanto no requiere de una punción en el dedo, lo cual es favorable, sin embargo, estos monitores no tienen la precisión de los tradicionales glucómetros.

Tatuaje para medir glicemia

Estos dispositivos se basan en su mayoría en una reacción química de la Glucosa con una enzima(Glucosa oxidada) en los que uno de sus productos finales(Peroxido de Hidrogeno) es medido y así se obtiene la glicemia en forma indirecta, esta forma de medir esta a punto de cambiar ya que investigadores dirigidos por Michael Strano del MIT están haciendo estudios del uso de nanotubos de carbono envueltos en un polímero que forma una nanopartícula que es sensible a la concentración de glucosa, en este caso se mide la fluorescencia de los nanotubos de carbono que se correlaciona con la concentración de Glucosa. En base a esto, los investigadores planean diseñar una tinta con estas nanopartículas inyectadas bajo la piel en forma de Tatuaje, que podría durar 6 meses y así poder saber la Glicemia en forma contínua, a través de la detección de su fluorescencia, con la ventaja es que los nanotubos no se destruyen y además, obtener mediciones con mayor precisión a un menor costo.

Glucómetros no invasivos

También se está trabajando en sistemas no invasivos de monitorización de la glucemia, que "están basados en luz infrarroja que traspasa los tejidos".

Para ello se utilizan tres receptores de glucosa que se colocan bajo la piel: la concanavalina A, la hexocinasa y la proteína asociada a la glucosa. Pickup ha incidido en esta última, que puede detectarse a partir de transferencia de energía resonante de fluorescencia (FRET, por sus siglas en inglés) o colorantes polarizados-sensibles. "Es como un tatuaje inteligente que contiene un nanosensor implantado".

Además, el análisis de moléculas individuales puede ser potencialmente empleado para la detección precoz de la diabetes y para la exploración de la heterogeneidad de las formas moleculares en esta patología.

"Para la detección de moléculas individuales estamos investigando con dos tecnologías: fluorescencia y resonancia de superficie realzada de espectroscopia Raman".

En cuanto al trasplante de islotes, la nanomedicina se está empleando para encapsular estas glándulas pancreáticas y las células 8 productoras de insulina, de forma que "se está logrando una cobertura completa a través de una sustancia que le da un grosor nanométrico y aumentar la biocompatibilidad". En cualquier caso, Pickup ha querido recordar que "la nanomedicina aún se encuentra en su infancia".
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Las nanopartículas de carbono Estimulan la coagulación de la sangre

Las nanopartículas de carbono - tanto los que desató en el aire por el escape del motor y las estructuras de ingeniería creen que tienen un gran potencial en aplicaciones médicas - promover la coagulación de la sangre, el informe de los científicos en la próxima edición de la revista British Journal of Pharmacology.

Investigadores de la University of Texas Health Science Center en Houston y la Universidad de Ohio, examinaron el impacto de las diversas formas de las nanopartículas de carbono en un experimento de laboratorio en las plaquetas humanas - la sangre de los elementos de coagulación principales - y en un modelo de trombosis de la arteria carótida, o bloqueo, usando anestesia ratas.

"Hemos encontrado que algunas nanopartículas de carbono activar las plaquetas humanas y estimular su agregación, o agruparse. También demostramos que las nanopartículas mismo estimulado la obstrucción de la arteria carótida en el modelo de rata", dijo el jefe del equipo de investigación Marek Radomski, MD, Ph. D., del Centro de Biología Vascular del Instituto de la Fundación Brown de Medicina Molecular (IMM) en el Centro de Ciencias de la Salud de UT.

C60, una molécula de carbono esférico también conocida como fullereno o "bola de bucky", fue la excepción, sin mostrar efecto sobre la agregación plaquetaria humana y efecto muy poco sobre la trombosis de la rata.

Nanopartículas de carbono coaguladas en la sangre

"Esta investigación no es un caso en contra de la nanotecnología. Es difícil sobrestimar la importancia de la increíble tecnología de la capacidad de esta para transformar la medicina. Pero es bueno para evaluar el riesgo de una nueva tecnología de antemano. Este es un caso para avanzar en un prudente y manera informada", dijo Radomski, quien también es profesor de biología integradora y farmacología en la Escuela de Medicina de UT en Houston.

Las nanopartículas - tan pequeños que se miden en milmillonésimas de metro - pasan fácilmente a través de los pulmones hacia el torrente sanguíneo, dijo Radomski, donde pueden interactuar con las plaquetas. También tienden a agruparse por su cuenta, una propiedad que también podría mejorar la coagulación de la sangre.


 
Enlace http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=1573&lang=es
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