Nanotecnologia y algunas aplicaciones

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El oro es un envoltorio ideal para las nanocápsulas, pequeños pedacitos de silicio redondeados, debido a su menor toxicidad para los tejidos biológicos en comparación con otros materiales.

Experimentos con las nanocápsulas de oro:

En el experimento los ratones recibieron una única inyección de nanocápsulas de oro directamente en los tumores. Las nanocápsulas atravesaron los vasos sanguíneos y terminaron en los tumores, donde produjeron calor local cuando se activaron por un láser. Estas nanocápsulas inductoras de calor evitaron que las células tumorales repararan los daños en el ADN producidos por la radiación y aumentaron así su sensibilidad a la terapia. Un día después del tratamiento, los ratones que sólo habían recibido radiación tenían células cancerígenas que se multiplicaban más rápido y formaban tumores más agresivos que los ratones que no recibieron tratamiento. Por otro lado, los ratones que recibieron hipertermia con radiación tenían una tasa menor de células cancerígenas en proliferación y se les formaron menos tumores, lo que sugiere que la hipertermia bloqueó el crecimiento de las células madre del cáncer y que podría haber cambiado sus propiedades agresivas.

Más adelante, los investigadores dieron un paso más y repitieron estos experimentos con muestras de tumores de mama humanos propagados en ratones. Una vez más, los autores observaron que el calentamiento inducido por las nanocápsulas convirtió a las células madre del tumor de mama humano en mucho más sensibles a la radiación. Las nanocápsulas de oro tienen una eficiencia del 100% en destruir las células cancerosas. En pruebas de carcinoma de colon después de una inyección intravenosa de cápsulas, en seis horas se observó iluminada el área cancerosa, y los investigadores pudieron comenzar la destrucción de las células cancerosas. Para el día 10 todos los tumores habían desaparecido. Los ratones que fueron tratados con las nanocápsulas de oro sobrevivieron 90 días y no tuvieron tumores recurrentes, los que no fueron tratados murieron a los 21 días.

Los investigadores averiguan una nueva terapia potencial para el tratamiento de las enfermedades. Los problemas que se tendrían si las pequeñas partículas no van donde se necesitan (biodistribución), si se mantienen en el cuerpo después de la terapia (limpieza), o si producen envenenamiento (entoxicamiento). Al ser evaluadas las nanocápsulas de oro en los tres parámetros previamente indicados demostraron que son óptimas para el tratamiento del ser humano.

Cómo funcionan las nanocápsulas:

Las nanopartículas con núcleos de silicio y oro pueden ser diseñadas para absorber las longitudes de onda en todo el espectro de la luz o si es necesario en el infrarrojo cercano donde la luz tiene mayor penetración en la piel. Un nuevo tipo de terapia para el cáncer es posible utilizando las nanocápsulas de oro que viajan hasta llegar a los vasos del tumor y se depositan allí, los vasos sanguíneos del tumor se alimentan con nutrientes, las nanocápsulas cerrarían la fuente de alimentación del tumor, a esto se les llama efecto EPR (enhanced permeability and retention). Las nanocápsulas podrían inyectar anticuerpos directamente al tumor incrementando la terapia a nivel celular.

Las nanocàpsulas pueden actuar contra el tumor de dos formas inyectando anticuerpos al tumor o realizando un EPR. El uso de EPR es mejor que el uso de anticuerpos porque no todos los cánceres responden igual a los anticuerpos.

Para tratar cáncer de seno con nanocápsulas de oro se podría utilizar anticuerpos para destruir las células cancerosas. En pruebas realizadas con ratones

se ha aplicado láser infrarrojo en el área afectada. El oro ha absorbido grandes cantidades de luz infrarroja manteniéndose frío y sin efectos, permitiendo la destrucción del tumor.

Mediante esta técnica se trata solo el área que tiene cáncer y no afecta a todo el cuerpo. Esto ofrece un gran beneficio sobre la quimioterapia la cual destruye las células sanas y enfermas.

- Nanociencia:

Autoensamblale: es la organización, reparación o fabricación de un sistema o estructura sin que el ser humano intervenga en este proceso. En la naturaleza se presenta autoensamblaje en muchas escalas, principalmente en la reparación de tejidos orgánicos, la fabricación de nanosistemas orgánicos e incluso la aparición de nuevos organismos; en consecuencia el estudio del autoensamblaje es tan importante para el hombre porque con dicho estudio se podrá dar respuesta a una serie de cuestionamientos relacionados con el origen de la vida y la dependencia de la vida misma a este proceso típico de los organismos y sistemas biológicos. Los inicios del estudio del autoensamblaje están relacionados con la aplicación de la química orgánica en las interacciones moleculares a distintas escalas, lo que conlleva a que actualmente se encuentren importantes y fructíferos avances en el autoensamblaje molecular. Para la Física, la Biología y la Química el autoensamblaje es un área de estudio científico que presenta altísimas expectativas, ya que si se amplía el conocimiento humano en este campo, se encontraran diversas aplicaciones en sistemas inorgánicos creados por el hombre, relacionados con la electrónica, la computación, la robótica e incluso la medicina.

Dentro de cincuenta años el objetivo de la nanotecnología no será hacer cosas cada vez más pequeñas sino que se ensamblen solas como ocurre en la naturaleza, por ejemplo, con un organismo vivo.

El proceso de auto-ensamblaje es el que utiliza la naturaleza para reparar tejidos, fabricar sus nanosistemas e, incluso, crear nuevos organismos. En general representa la organización de una cierta estructura a partir de la materia primera sin intervención humana, simplemente debido a las interacciones existentes entre sus átomos.

En la figura inferior se pueden ver un conjunto de 102 complejas nanoestructuras (derecha) creadas a partir del auto-ensamblaje de hebras de ADN. La imagen sólo muestra la parte superior de las nanoestructuras (proyección en 2D), por lo que no se pueden apreciar las complicadas cavidades que permitieron replicar los modelos 3D generados por computador (izquierda).

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Haold Kroto descubridor de la nanopartícula de átomos de carbono llamada "Fullereno", que se autoensambla por sí sola en el espacio, destacó que la humanidad aún está muy lejos de hacer algo parecido, aunque en la naturaleza ocurre con frecuencia, como el ensamblaje de un cuerpo