Cómo la nanotecnología está cambiando el futuro de la medicina

Hemos estado escuchando sobre nanotecnología durante mucho tiempo tanto en la ciencia ficción como en los medios de comunicación, pero hasta ahora no ha habido mucho de eso. Sin embargo, una nueva ola de terapias basadas en nanotecnología están en el horizonte y están listas para cambiar el mundo de la medicina..

La nanotecnología, un concepto tecnológico propuesto por primera vez por Richard Feynman en su conferencia de 1959, “Hay mucho espacio en la parte inferior”, fue popularizado por Erik Drexler en 1986 a través de su libro “Los motores de la creación..” El libro describía la posibilidad de máquinas auto-replicantes a escala molecular capaces de hacer ... casi cualquier cosa.

La premisa ha inspirado muchas obras de ciencia ficción, incluyendo la de Michael Crichton “Presa” y excelente de Neil Stephenson “La edad del diamante.” El potencial de la nanotecnología tomó mucho tiempo para mostrar su rostro, pero finalmente está comenzando a llegar en forma de intervenciones médicas sofisticadas que cambiarán profundamente la naturaleza de la atención médica en un futuro próximo.

Nanotecnología y medicina

El potencial de la nanotecnología, en el sentido completo drexleriano, no tiene precedentes. Los verdaderos ensambladores universales, si podemos descubrir cómo construirlos, marcarán el comienzo de un cambio profundo en la condición humana. Por supuesto, hay un largo camino por recorrer. En muchos sentidos, ni siquiera estamos cerca. De otras maneras, el progreso ha continuado de algunas maneras sorprendentes, y útiles.

Ley de Moore ¿Qué es la ley de Moore y qué tiene que ver con usted? [MakeUseOf Explica] ¿Qué es la ley de Moore y qué tiene que ver con usted? [MakeUseOf Explica] La mala suerte no tiene nada que ver con la Ley de Moore. Si esa es la asociación que tenías, la estás confundiendo con la Ley de Murphy. Sin embargo, no estaba muy lejos porque la Ley de Moore y la Ley de Murphy ... Leer más impulsa continuamente los avances en nanotecnología: ahora podemos fabricar transistores que existen literalmente en la nanoescala, con diámetros de cientos de átomos..

Del mismo modo, en medicina, uno de los mayores problemas es nuestra incapacidad para dirigir correctamente las intervenciones. En la medicina psicoactiva y la psicología clínica 6 TED sobre la psicología y el comportamiento humano. 6 TED sobre la psicología y el comportamiento humano. El cerebro humano es complejo y confuso, lo que explica por qué el comportamiento humano es tan complejo y confuso. Las personas tienden a actuar de una manera cuando sienten algo completamente diferente. Aquí hay algunos ... Leer más, por ejemplo, lo que los médicos realmente quieren hacer es estimular algunas regiones del cerebro y suprimir otras para resolver selectivamente cualquier problema que tenga el paciente. Es un mero accidente de la historia que la mejor manera de hacerlo en este momento es administrar medicamentos que, de manera incidental, en todas las formas en que cambian el cerebro y el cuerpo, tengan algunos de los efectos deseados..

Si los cirujanos pudieran poner cables en el cerebro de las personas y estimular selectivamente regiones específicas de manera segura, el campo de la salud mental podría evitar los efectos secundarios de las drogas psicoactivas tradicionales. Se ha demostrado que la técnica básica funciona en la depresión, de acuerdo con un artículo en Neuron que resume varios ensayos clínicos diferentes..

Piense también en el cáncer: lo que los médicos realmente quieren, en oncología, es matar las células tumorales. Es desafortunado que una de las mejores herramientas para matar células tumorales sea la quimioterapia, que tiene el desafortunado efecto secundario de matar también las células normales. Esto también hace que los pacientes estén muy enfermos..

La nanotecnología ofrece una forma de dirigir las intervenciones en el cuerpo humano, potencialmente a nivel de células individuales, utilizando elementos operativos inteligentes que son tan pequeños que no interfieren físicamente con la función normal del cuerpo. Los dedos finos hacen menos daño, y las máquinas más pequeñas que el capilar más fino del cuerpo pueden ir a cualquier lugar donde vaya la sangre.

Si se pueden hacer lo suficientemente inteligentes, tales dispositivos nanomédicos pueden elegir juiciosamente dónde y cómo intervenir. Obviamente, más será posible cuando los ingenieros puedan construir robots que tengan comportamientos más sofisticados (como la capacidad de moverse por sus propios medios), pero incluso las nanomáquinas relativamente primitivas de hoy en día tienen mucho valor.

Nanotecnología y cáncer

Las cadenas de ADN personalizadas se construyen de manera que se plieguen en formas arbitrarias y puedan tener proteínas y enzimas unidas a ellas, lo que les permite comportarse de manera inteligente y responder a las situaciones cambiantes en el cuerpo humano. Daniel Levner, un bioingeniería en Harvard, cree que este comportamiento es muy poderoso..

Los nanorobots de ADN podrían llevar a cabo programas complejos que algún día podrían usarse para diagnosticar o tratar enfermedades con una sofisticación sin precedentes..

Estas máquinas se pueden usar para construir jaulas que pueden abrirse o cerrarse en respuesta a señales químicas, por ejemplo, liberando quimioterapia solo cuando se topan con marcadores de proteínas específicamente asociados con tejido tumoral.

Esto permitirá la aplicación de quimioterapia dirigida, minimizando o eliminando los efectos secundarios. Esto también permitirá el despliegue de quimioterapias que son más efectivas que las terapias existentes, pero que actualmente no se pueden usar debido a la gravedad de los efectos secundarios..

Un enfoque similar pero diferente es usar pequeñas nanopartículas hechas de sílice y oro que se unen al tejido del tumor y saturan el tumor. Luego, se pueden aplicar láseres de infrarrojo cercano, que no interactúan mucho con el tejido humano, pero sí hacen que las nanopartículas de oro se calienten..

Este proceso permite la incineración de áreas específicas de tejido (aquellas rellenas con nanopartículas y en la trayectoria del láser). Al ajustar tanto el láser como la distribución de partículas, los médicos pueden destruir el tejido canceroso de manera muy selectiva. El tejido inmune puede ser removido o limpiado quirúrgicamente por el propio sistema inmunológico, dependiendo de la escala de la enfermedad. Una variación del procedimiento consiste en utilizar depósitos de oro huecos que liberan una carga útil de quimioterapia cuando se calientan, lo que permite el uso de láseres para refinar aún más donde se implementan los medicamentos (si las proteínas marcadoras de tumores no son lo suficientemente específicas).

Nanotecnología y Diagnóstico

Otra área en la que la nanotecnología tiene el potencial de revolucionar el campo médico es la recopilación de datos médicos. Con la nanotecnología, es posible distribuir dispositivos de diagnóstico de nanoescala en todo el cuerpo que detectan cambios químicos a medida que ocurren. Esto puede permitir un seguimiento más cercano en tiempo real de la salud y el estado de un paciente en formas que de otra manera no serían posibles.

Fuera del cuerpo, la nanotecnología también se puede usar para acelerar la secuenciación de genes y el análisis químico mediante el uso de puntos cuánticos unidos a secuencias de ADN parciales o proteínas que se unen a otros materiales en los que están interesados ​​los médicos. Entonces, solo puede mirar la distribución de Elementos brillantes para ver lo que estaba presente en la muestra..

Esto podría potencialmente hacer que sea más rápido, más barato y más confiable realizar ciertos tipos de pruebas fuera del cuerpo; podría crear pruebas que tomen una pequeña muestra de tejido y la secuenciaran para detectar partes del genoma del VIH, detectando infecciones antes y de manera más confiable. Los investigadores de Stanford han utilizado esta técnica para buscar genes dañados comunes en ciertos tipos de cáncer, como una forma de detectar el tejido tumoral más rápido:

Debido a que los qdots pueden rastrear la presencia de múltiples moléculas durante un período prolongado de tiempo, los investigadores pretenden usarlas para generar un tipo de código de barras óptico que refleje los niveles de varios marcadores tumorales. El código de barras podría indicar tipo de tumor y estadio..

A largo plazo, si los desarrolladores de nanotecnología pueden continuar miniaturizando las partes (o técnicas de préstamo de la fabricación de microchip), podrían construir cámaras microscópicas simples, más pequeñas que el diámetro de un capilar (10 micrones, o alrededor de 100.000 átomos de diámetro). Estas cámaras podrían mapear todo el cuerpo, llamando a casa por los resultados..

Todos los datos, sintetizados juntos, podrían proporcionar un mapa completo de la mayor parte del tejido en el cuerpo humano, desde la perspectiva de sus capilares, mostrando un cuerpo humano completo en un nivel de detalle que es imposible con rayos X o MRI. Una propuesta para construir algo como esto es la llamada “Aparato de exploración cartográfica vascular nanodispositivo”, siendo desarrollado por Frank Boehm, el autor de 'Dispositivo de diseño y sistema nanomédico'. Boehm cree:

Los diagnósticos y terapias nanomédicas operan a niveles celulares y moleculares, precisamente donde muchos procesos de enfermedades encuentran su génesis [...] [N] la anomedicina tiene el potencial de diagnosticar y tratar muchas afecciones preventivamente, antes de que tengan la oportunidad de proliferar. [...] [Es] concebible que estén impregnados de capacidades para diagnósticos altamente precisos y erradicación meticulosa y completa de prácticamente cualquier estado patológico, patógeno o amenaza tóxica.

Nanotecnología y Neurociencia.

La nanotecnología también tiene el potencial de cambiar la forma en que los médicos tratan los trastornos cerebrales. En el lado de la recopilación de datos, puede ser posible utilizar partículas de diamante de nanoescala, que se iluminan en respuesta a la actividad eléctrica del cerebro, para convertir la actividad cerebral en frecuencias de luz que podrían escapar del cráneo y ser registradas por medios externos. sensores.

Esto permitiría a los investigadores estudiar el cerebro con mucho mayor detalle. Ser capaz de ver los patrones exactos de la actividad cerebral sería útil para descubrir la dinámica de las convulsiones y las enfermedades mentales en los cerebros individuales, permitiendo intervenciones dirigidas para resolver el problema..

Por otro lado, puede ser posible usar nanotubos de carbono para transportar señales hacia y desde neuronas individuales. En este momento, los investigadores italianos están aplicando la tecnología para transportar la actividad eléctrica a través del tejido cerebral muerto dejado por accidentes cerebrovasculares o infecciones, pero también se podría usar para hacer rejillas de electrodos que son mucho más finas y más bio-compatibles que la tecnología existente, permitiendo Implantes más sofisticados mientras se hace menos daño al tejido original..

Esto podría, en principio, funcionar a una resolución mucho más alta y en un alcance más amplio que los electrodos implantados tradicionales, permitiendo nuevos tipos de implantes cerebrales. Enchufando su cerebro y cuerpo - El futuro de las computadoras implantadas Enchufando su cerebro y cuerpo - El futuro de Computadoras implantadas Con la tendencia actual de innovación y avance técnico, ahora es un buen momento para explorar el estado del arte en tecnologías de computador humano. Leer más y dispositivos de estimulación cerebral. Incluso con el implante de electrodo relativamente crudo disponible en la actualidad, los efectos de la estimulación cerebral son significativos:

Alternativamente, es posible utilizar las mismas técnicas utilizadas para la quimioterapia de nanoanálisis para administrar otras sustancias químicas, como neurotransmisores y medicamentos psiquiátricos a regiones específicas del cerebro con mucha más precisión (incluido el suministro de medicamentos dentro de células individuales). Junto con mejores marcapasos neuronales, esto también podría extenderse a una gama mucho más amplia de terapias, que incluyen el tratamiento para la depresión, la ansiedad e incluso los trastornos de la personalidad..

Este tipo de terapia también podría utilizarse para crear interfaces más estrechas con dispositivos protésicos y proporcionar más opciones de comunicación para pacientes "encerrados"..

Este tipo de tecnología enfocada con precisión podría cambiar radicalmente la forma en que se practica la medicina neurológica. Podría llevar a la medicina psiquiátrica que está basada en datos y se basa en una intervención directa que es mucho más efectiva y mucho más perturbadora existencialmente (imagine el primer virus informático que puede infectar los implantes cerebrales que regulan el estado de ánimo).

La nanotecnología, a medida que avanza, tendrá un profundo impacto en la condición humana, permitiéndonos reparar el daño celular y tratar una variedad de aflicciones humanas de formas nuevas y mejores, pero también conlleva la necesidad de una mayor comprensión de los sistemas corporales. que estamos manipulando, así como una apreciación de la ética que está de acuerdo con eso.

¿Cuál es su opinión sobre la nanotecnología en medicina?? ¿Sientes que es la nueva frontera para la ciencia médica o está condenado a fallar desde el principio? Comparte tus pensamientos en la sección de comentarios a continuación.

Créditos de la imagen: Nanobots Via Shutterstock, “El ADN puede actuar como velcro para las nanopartículas.,”, por Argonne National Labs, “Células de cáncer de mama B0006421“, por Amy Dame, “Puntos cuánticos“, por Argonne National Labs, “estudio de neuroimagen autismo“, por Ian Ruotsala, “mano de vida 2“, por Università Campus Bio-Medico di Roma

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