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Fármacos inteligentes: un viaje alucinante al interior del cuerpo humano

Pedro SerenaPor Pedro Serena (CSIC)*

¿Alguien recuerda Viaje alucinante, dirigida en 1966 por Richard Fleischer? En esta película, un submarino y su tripulación son miniaturizados para navegar por el interior de una persona y destruir un coágulo formado en su cerebro. Pues bien, los nuevos sistemas de liberación inteligente o dirigida de fármacos son ya una realidad sin necesidad de tener que miniaturizar al personal médico.

Eso sí, a medida que pase el tiempo, estos sistemas se irán haciendo más complejos, sofisticados y versátiles y, quién sabe, puede que sean capaces de convertirse en auténticos nano-robots. Hoy por hoy esto es parte de la ciencia ficción, pero veamos qué fármacos inteligentes están ya disponibles gracias a la nanotecnología. Esta disciplina, al trabajar en una escala sumamente pequeña (un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro), permite la manipulación de los materiales a nivel molecular, cambiando sus propiedades de forma asombrosa.

Nanotubos

Los nanotubos de carbono se usan como vehículos en los fármacos inteligentes. / EMSL

En el ámbito médico, la nanotecnología ha posibilitado la denominada liberación controlada de fármacos, mediante la cual el principio activo que se desea hacer llegar a una región del organismo se une a un dispositivo de tamaño nanométrico que lo dirige al lugar adecuado. Así aumenta su eficacia y se evitan los efectos secundarios en otras partes del cuerpo. Sin embargo, este ‘nanovehículo’ debe cumplir varios requisitos, como ser resistente en los medios biológicos, tener una vida media relativamente elevada y, evidentemente, no ser tóxico.

Cuando funciona, el sofisticado tándem (principio activo del fármaco y vehículo que lo transporta) es capaz de atravesar capilares, poros y membranas celulares. En otras palabras, los fármacos inteligentes funcionan de manera análoga a un misil que rastrea el calor hasta llegar a su objetivo. En este caso el medicamento se mueve por el torrente sanguíneo o el interior de las células hasta llegar a su destino para liberar total o parcialmente su principio activo.

Viaje alucinante

‘Nanovehículo’ de Viaje alucinante / James Vaughan

Para ello se utilizan nanotransportadores como los dendrímeros –moléculas artificiales que encapsulan la medicina– o los nanotubos de carbono –conductos diminutos de láminas de átomos de carbono enrolladas por los que circula el medicamento–. Estos ‘vehículos’ incorporan sustancias, por ejemplo proteínas, que reconocen otras proteínas específicas de la célula o tejido enfermo. En otros casos, si el nanotransportador es magnético puede ser guiado hasta la zona afectada mediante campos magnéticos externos, igual que movemos un clip sobre una superficie de papel con un imán.

Aunque esta estrategia parezca ciencia ficción, en la actualidad ya se comercializan alrededor de 200 fármacos que emplean diversos tipos de vehículos nanométricos para su administración por vía oral, intravenosa, inhalada o tópica. Entre ellos podemos mencionar los liposomas de daunorubicina para el tratamiento de leucemias, los liposomas de doxorubicina para tratar el carcinoma de ovario o las nanopartículas de albúmina con paclitaxel para curar el cáncer de mama.

De cara al futuro hay otras propuestas como las terapias térmicas basadas en las nanopartículas o la medicina regenerativa a partir de nuevos biomateriales. Pero de ello hablaremos en otra ocasión.

 

* Pedro Serena es investigador en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC y autor del libro La nanotecnología (Catarata-CSIC).

¿Sabías que los balazos de la II Guerra Mundial fueron el origen de los implantes metálicos?

Prótesis

Wikipedia

Por Mar Gulis

Como si de coches o bicicletas se tratara, los humanos tenemos piezas de repuesto que salvan o mejoran nuestra calidad de vida. Para reemplazar huesos y dientes, sustituir tejidos blandos como la piel o remediar  los degastes de nuestro sistema cardiovascular (marcapasos, stents), los biomateriales –materiales implantables en un organismo vivo– son la solución a los posibles defectos ‘de fábrica’ o ‘debidos al uso’ de nuestro cuerpo.

La investigación en materiales útiles para la fabricación de prótesis e implantes  ha avanzado mucho, pero todo comenzó por azar, tal y como cuenta María Vallet en su libro Biomateriales. Tras la Segunda Guerra Mundial los médicos observaron que los soldados con restos de metralla en su cuerpo podían vivir sin problemas. Esto les llevó a deducir que la inclusión de partículas metálicas en el cuerpo no suponía un problema y que, por tanto, estos metales, al ser tolerados por el organismo, se podían emplear para reparar otros tejidos internos. Así fue como empezaron a utilizar implantes metálicos para corregir daños en el cráneo o para la fijación interna de fracturas.

Además de materiales metálicos, para fabricar implantes se utilizan cerámicas, polímeros o materiales compuestos. La lista es larga y variada, porque actualmente los componentes, así como la instrumentación para su colocación, se diseñan para cada problema concreto. Se ha pasado de utilizar materiales inertes para la sustitución de tejidos vivos, como una prótesis de rodilla o cadera, al diseño de materiales bioactivos y biodegradables para la reparación de los mismos. Algunos biomateriales incluso se diseñan para durar lo que viva el paciente, mientras que otros se degradan en productos metabolizables.

La investigación en este campo ha llegado aún más lejos. Ahora la comunidad científica trabaja en la tercera generación de biomateriales, donde el objetivo es la regeneración de tejidos, o incluso de órganos como el hígado o los riñones.

Está claro que los biomateriales han llegado para quedarse. Un dato: más de 50 millones de personas en todo el mundo tienen implantado algún tipo de prótesis.  Y otro dato, ahora de casa: en los últimos 15 años (1997-2012) se han colocado en España 426.500 prótesis de cadera y 430.000 prótesis de rodilla, casi un millón de componentes, lo que da idea del número de personas que hacen vida normal gracias a los avances en este ámbito.

Es más, María Vallet sostiene que cada vez será más frecuente que a lo largo de nuestra vida necesitemos la ayuda de un biomaterial. La buena noticia es que “hay solución prácticamente para todos los órganos y sistemas corporales”, explica. Vamos, que no podemos impedir que nuestros cuerpos  se estropeen en algún momento, pero al menos contamos con prótesis e implantes que nos faciliten la vida.

Implantes y cuerpo

Media de prótesis implantadas al año en España en el periodo 1997-2012.

‘We are water, my friend’

Agua en el cuerpoPor Mar Gulis

Si fuera un personaje de Marvel, sería uno de los más poderosos, capaz de cambiar de estado y hacerse líquida, gaseosa y sólida con gran facilidad, además de controlar la temperatura de los seres vivos y de nuestro planeta. Mañana se celebra el Día Mundial del Agua y por eso desde este blog queremos homenajear a la molécula del agua, cuyas propiedades físico-químicas la hacen única.

Por ejemplo, su comportamiento térmico es excepcional. Por su alto calor específico y de vaporización, el agua es capaz de absorber calor y desprenderlo. Este ‘poder’ resulta esencial para la vida. Permite generar un clima benigno en la Tierra y regula nuestro termostato corporal, evitando grandes diferencias de temperatura entre distintas zonas del organismo, ya que basta muy poca variación de grados para poner en peligro nuestra salud. Cuando hacemos ejercicio físico generamos energía y con ella también se produce calor; para prevenir un peligroso aumento de la temperatura corporal, el agua absorbe el calor allí donde es generado y lo disipa en los compartimentos líquidos del organismo. Es decir, que a través del sudor o la respiración, el agua refrigera nuestro cuerpo.

Teniendo en cuenta que el ser humano tiene una proporción de agua que va desde el 75% en los recién nacidos hasta el 45% en la vejez, todos y todas tenemos un poco de súper héroe o heroína de Marvel. Conviene no dejar de hidratarse.

 

Si quieres más ciencia para llevar sobre la molécula del agua y sus ‘superpoderes’, visita la web La esfera del Agua, del CSIC y Aqualogy.