Desarrollos médicos a nivel nano

Por María Luisa Santillán, Ciencia UNAM-DGDC

Una de las metas que ha perseguido desde hace algunos años el área médica es controlar la liberación de un fármaco dentro del cuerpo humano; llevar un medicamento a un sitio específico y que actúe de manera controlada. Esto sería de mucha utilidad en padecimientos como el cáncer, donde los quimioterapéuticos se distribuyen por todo el cuerpo y eliminan tanto células cancerígenas como sanas, lo cual puede generar distintos efectos adversos.

También desde el área médica se ha trabajado en la realización de sistemas de liberación controlada de fármacos, diseñados para que una persona tome una dosis y ésta vaya liberando la cantidad adecuada de medicamento durante todo el día. O en alcanzar que el fármaco se degrade fácilmente una vez que entra al cuerpo.

Para lograrlo, la Medicina se ha apoyado de los métodos de la nanotecnología, que consisten en controlar y manipular la materia en la nanoescala, en donde adquiere propiedades muy específicas que pueden ser aumentadas y corregidas.

“Si nosotros relacionamos el concepto de nanotecnología que busca el control y manipulación de estructuras y si las ciencias farmacéuticas lo que quieren es controlar, entonces, por qué no combinar ambas disciplinas para llegar a un mismo fin. De ahí surge la aplicación de la nanotecnología a la medicina”, explica la doctora Yareli Rojas Aguirre del Instituto de Investigaciones en Materiales.

La nanomedicina es la aplicación de la nanotecnología al tratamiento, diagnóstico y prevención de enfermedades. También abarca la aplicación de nanomateriales para entender procesos fisiológicos que intervienen en el curso de éstas, por ejemplo, qué ocurre cuando un padecimiento está en sus etapas tempranas, cómo funciona una membrana cuando está expuesta a una sustancia.

Óptimos para la nanomedicina

Existen nanomateriales orgánicos, inorgánicos y derivados del carbono, sin embargo, los primeros tienen mayores ventajas para la nanomedicina, pues son biocompatibles, biodegradables, de bajo costo y es posible su escalamiento a nivel farmacéutico.

Entre los nanomateriales orgánicos se encuentran los liposomas, las micelas y las ciclodextrinas, y los tres tienen en su interior una cavidad que les da la ventaja de poder almacenar fármacos, proteínas u otras sustancias.

Los liposomas son estructuras esféricas cuyo interior es acuoso y está rodeado por una doble capa de fosfolípidos, es decir, membranas que son parte de nuestras células. Su centro es acuoso y es ideal para almacenar fármacos, proteínas, genes, etcétera. En la actualidad, ya existen en el mercado para el tratamiento de cáncer, omicosis complejas o sistémicas, y un par de vacunas contra Covid-19 tuvo como base fundamental para su elaboración el sistema de liposomas.

En tanto, las micelas son moléculas cuyo interior también es acuoso, pero a diferencia de los liposomas sólo están integradas por una sola capa de moléculas cuya cabeza es hidrofílica (atrae el agua) y la cola es lipofílica (atrae la grasa). En su interior también son capaces de transportar sustancias. En la farmacia ya existen distintos productos hechos a base de estas micelas, como el agua micelar.

Por último, las ciclodextrinas son derivados de azúcar, se obtienen del almidón de papa gracias a una enzima que lo va partiendo y uniendo las unidades de glucosa, hasta formar una estructura que parece una caja en forma de cono. Dentro de éste existe una cavidad en cuyo interior se pueden almacenar otras sustancias.

“Estos tres sistemas ­-micelas, liposomas y ciclodextrinas- se han posicionado como los primeros lugares en nanomedicina, porque son relativamente fáciles de obtener, hay posibilidades de obtenerlos en una cantidad grande, y de controlar la cantidad de fármacos con ellos”, reconoce la doctora Yareli Rojas Aguirre.

Investigaciones con ciclodextrina

Desde su formación académica, la doctora Rojas Aguirre empezó a trabajar con las ciclodextrinas para optimizar la actividad biológica o terapéutica de los fármacos. Incluso durante su posdoctorado las utilizó para construir plataformas para liberar fármacos de manera controlada. Fue en ese momento cuando se acercó al mundo de la nanotecnología y la nanomedicina.

En la actualidad, todos los proyectos que realiza dentro del Instituto de Investigaciones en Materiales tienen en común a la ciclodextrina que se ha utilizado en el área farmacéutica para resolver problemas de solubilidad, estabilidad o para enmascarar sabores.

En uno de sus proyectos hace ciclodextrinas ramificadas, es decir, como esta molécula tiene forma de cono, le pueden colocar polímeros tanto en su parte ancha como en la angosta, esto permitiría aumentar el tamaño de su cavidad y en ella podrían caber moléculas más grandes.

Otra de sus investigaciones consiste en buscar que cuando se modifica la ciclodextrina con polímeros, esta logre una propiedad de autoensamblaje. Es decir, que forme nanopartículas que se ensamblan o desensamblan en respuesta a nuestra temperatura, concentración de sales o pH, condiciones que tenemos en el organismo.

Por ejemplo, si cualquiera de estas tres condiciones mantiene niveles óptimos para nuestro organismo, la ciclodextrina se ensambla, pero si aumentan más de lo normal, se desarma para sacar el fármaco que lleva adentro.

También en el laboratorio que dirige la doctora Rojas Aguirre trabajan en conocer la respuesta que tiene la ciclodextrina cada vez que es modificada, pues cualquier cambio en su estructura química puede percibirlo nuestras células y no se sabe con exactitud de qué manera lo hace.

Otro proyecto consiste utilizar la propiedad de la ciclodextrina de almacenar fármacos para combinarla con otros polímeros y transformar su forma física. Para ello, este equipo emplea una técnica conocida como electrohilado para fabricar nanofibras compuestas de ciclodextrina, un fármaco y un polímero.

Posteriormente, estas nanofibras son colocadas en parches que pueden ser utilizados en la nariz, la encía o alguna herida. La doctora Rojas Aguirre explica que con esta técnica también se supera una limitante del fármaco, pues algunos no pueden ser aplicados directamente en el sitio de interés, y a través de un parche se puede ir liberando el fármaco de manera controlada.

La nanomedicina ha permitido el desarrollo de distintos sistemas que han revolucionado el área médica. La ciencia que se ha generado hasta hace algunos años parecía de difícil acceso para la gente, pero hoy ya podemos encontrarla en un medicamento, un ungüento, una inyección o productos cosméticos.

La ciclodextrina también se usa en cosmética, por ejemplo, en los perfumes para que dure más el olor. En estos casos, se introduce la molécula aromática en la cavidad de la ciclodextrina y poco a poco va liberando el aroma.