Nanoelementos para la Administración de Medicamentos en Cáncer
Estos problemas han comenzado a ser resueltos, gracias a las nanopartículas que tienen paso directo a través de los poros endoteliales aberrantes (por su tamaño inferior a 200 nm), mayor acumulación del medicamento en el blanco terapéutico y mayor selectividad hacia las células tumorales (25). Esta selectividad hacia las células tumorales se da mediante dos mecanismos, el pasivo y el activo (figura 5).
El mecanismo pasivo consiste en la acumulación del medicamento en los lechos con más vasos del cuerpo, sin selectividad por una región en especial. El mecanismo activo consiste en la acumulación del medicamento en el blanco terapéutico, por medio del reconocimiento molecular, ya sea por ligandos, anticuerpos u otro tipo de moléculas específicas del tumor. Estos medicamentos antitumorales son degradados por el sistema retículo-endotelial, por lo cual en las nuevas nanopartículas se ha generado un recubrimiento nanométrico que evita su identificación y su posterior degradación. El impacto más inmediato de la administración de medicamentos mediante nanopartículas en cáncer, es el tratamiento localizado de tumores sólidos, al identificar objetivos moleculares relacionados con los vasos tumorales, como las integrinas fundamentales en la angiogénesis tumoral (3). Las integrinas se unen a secuencias que contienen diferentes nanopéptidos, los cuales se unen selectivamente a células tumorales; un ejemplo de esto son las integrinas vb3 y vb5, que se unen a la secuencia RGD, la cual construye un nanopéptido llamado RGD-4C que, al unirse a la doxorrubicina utilizada en la quimioterapia, aumenta su actividad y disminuye los efectos tóxicos sobre el hígado y el corazón; esto se debe a que este nanopéptido se une exclusivamente a células tumorales del cáncer de seno en humanos (5).
Hood, et al., (26) profundizaron sobre una alternativa antiangiogénica para el tratamiento de los tumores sólidos, consistente en el uso de un análogo de vb3 sintético, unido a un complejo de genes terapéuticos y nanopartículas catiónicas a nivel endotelial de las células tumorales. Esto también ha servido para la detección de procesos de angiogénesis tempranos por medio de la detección de moléculas paramagnéticas de vb3 por RM.
La tecnología stealth (5) ha aprovechado la acumulación pasiva de los medicamentos que existen, al presentarse un fenómeno de extravasación de nanopartículas por vía intravenosa (20 a 150 nm). La circulación de las nanopartículas, junto con su extravasación, permite llegar a zonas de tejido donde se presentan células cancerígenas e inflamación. La microcirculación del tejido sano presenta una unión intercelular de 10 nm de distancia, a diferencia del tejido tumoral que presenta una arquitectura discontinua con poros entre 100 y 1.000 nm de diámetro.
Las nanopartículas, al poseer tamaños mucho más reducidos que el resto de sustancias circulantes en el organismo, tienen la capacidad de alcanzar selectivamente poros con los diámetros que presentan los tejidos tumorales (5).
Para lograr en un futuro la implementación de esta clase de fármacos, es necesario solucionar distintos inconvenientes. Uno de ellos es que se deben alcanzar altas concentraciones de carga del medicamento, al igual que se debe mantener un rango terapéutico elevado, lo cual ha sido difícil considerando su importante extravasación y las complicaciones en el control de su circulación.
La liberación del fármaco ha sido un tema de amplio estudio. Se ha logrado demostrar que se puede implementar un recubrimiento liposómico capaz de activarse al contacto con sustancias particulares que la activen, por ejemplo, la fosfolipasa A2 que se encuentra en altas concentraciones en los procesos inflamatorios y cancerígenos puede inducir su liberación. Por lo tanto, la elección de una adecuada composición de lípidos acompañantes sería suficiente para lograr la estabilización y la prolongación de los perfiles farmacocinéticos y solo actuar en los lugares donde sea necesario (5). Otro método interesante que se ha desarrollado es la utilización del ácido fólico como coadyuvante, el cual se ha unido al extremo distal del polietilenglicol de las cadenas de la superficie de los macrófagos circulantes. Esto ha sido clave para llegar a sitios comprometidos por procesos inflamatorios y tejido neoplásico. El ácido fólico ha demostrado tener claras ventajas al interiorizarse rápidamente en receptores que expresan las neoplasias de ovario, endometrio, colon, recto y pulmón, ausentes en la mayoría de los tejidos normales (5).
Medicina regenerativa
La ingeniería de tejidos es una nueva práctica en la medicina, que reúne las sofisticadas prácticas de la ingeniería con la ciencia y la biología, todo con el fin de ayudar a la reparación y reemplazo de tejidos y órganos que van a ser incorporados al ser humano para mejorar su funcionalidad.
Desde el inicio se ha convertido en un campo multidisciplinario que ha sabido incorporar combinación de células, matrices y reactores que, en conjunto, han sido capaces de generar un nuevo tejido. Se espera acabar con los problemas de incompatibilidad inmunológica ya que, a partir de la extracción de células, se puede llegar a obtener un tejido que se va a implantar en este mismo organismo.
El logro más ambicioso de la medicina regenerativa es tener el control de las nanoestructuras subyacentes de la célula y la matriz extracelular. La nanotecnología tiene el potencial de proporcionar instrumentos que pueden acelerar el progreso en esta práctica (27, 28).
Enfoque hacia el futuro
La nanotecnología ha comenzado a generar gran impacto en el tratamiento del cáncer, al reducir la recurrencia y evitar la segunda o tercera cirugía después de la resección inicial. Por ello, la nanotecnología es una de las prioridades del futuro de la medicina, la cual se empieza a enfocar en cuatro pilares fundamentales:
1. la necesidad de desarrollar nanopartículas multifuncionales, útiles como blanco, medicamento o medio de contraste en imágenes diagnósticas;
2. el desarrollo de nanopartículas biocompatibles que puedan identificar tumores mediante enlaces moleculares activos biodegradables que puedan ser eliminadas por filtración renal o excreción hepatobiliar;
3. la creación de nanopartículas con menor toxicidad, y
4. la integración de la nanotecnología con otras ciencias tecnológicas, como robótica (cirugía robótica miniinvasiva), computación de alta velocidad y gráficas en tercera dimensión (29-31).
Conclusiones
La nanotecnología permite plantear una gran cantidad de aplicaciones en el campo de la cirugía, generando enormes cambios en la forma de visualizar y aplicar la medicina en el corto y mediano plazo.
A pesar de los grandes avances en enfermedad tumoral, la nanotecnología sigue siendo un área poco comprendida por el hombre, pero plantea una interesante posibilidad para futuras investigaciones, buscando ante todo el bienestar de nuestros pacientes.
La nanotecnología (biomarcadores moleculares y bioinformática) es una gran promesa para el tratamiento individualizado del cáncer, en el cual las decisiones quirúrgicas se han comenzado a basar en información en tiempo real molecular y celular (27).
Este trabajo no recibió el apoyo económico de la industria farmacéutica.
Nanotechnology: advances and expectations in surgery
Abstract
Nanotechnology is the science that focuses on the study and manipulation of solid colloidal particles ranging in size from10 nm to 1000 nm. The manipulation of these particles and elements can be widely applied in surgery, with elements such as those that allow the early diagnosis of tumor lesions, intra-operative tumor markers, or the delivery of drugs to specific targets, among others.
Key words: nanotechnology; particle size; spectrum analysis, raman; neoplasms.
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Correspondencia: ERICK ESPITIA
Correo electrónico: espitiae@javeriana.edu.co
Bogotá, D.C., Colombia
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