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Nanociencia y salud

Por: Rafael H. Pagán Santini

2012-02-23 04:00:00

Actualmente las nanopartículas son un área de intensa investigación científica, debido a una amplia variedad de aplicaciones potenciales en los campos de biomédicos, ópticos, y electrónicos. Las nanopartículas o nanocristales de los metales, semiconductores, óxidos, son de gran interés por sus propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas, ópticas, químicas, entre otras. La nanopartícula por excelencia es el grafeno. Esta nanopartícula es una forma de carbono. Se trata de una capa plana de átomos de este elemento ajustadamente empaquetado en una estructura bidimensional en forma de panal, esto es en forma hexagonal. 3 millones de láminas de grafeno juntas tendrían un espesor de 1 milímetro. Es un excelente conductor de calor y electricidad. Podría usarse para circuitos semiconductores y partes de computadoras. Los usos del grafeno podrían abarcar hasta la digitalización de cosas como envolturas de papas fritas o ropa, una vez se establezca la tecnología. En el futuro podría haber tarjetas de crédito con la misma potencia procesadora que un teléfono inteligente.

El prefijo nano hace referencia a la milmillonésima parte de un metro. Cuando hablamos de un nanómetro nos referimos a la unidad de longitud que equivale a una unidad después de dividir un metro en mil millones de partes. Nano es un prefijo del Sistema Internacional de Unidades que indica un factor de 10 a la menos nueva. Comúnmente se utiliza para medir la longitud de onda de la radiación ultravioleta, radiación infrarroja y la luz. Un átomo es aproximadamente la quinta parte de un nanómetro, es decir, cinco átomos puestos en línea suman un nanómetro. Todos los materiales, dispositivos e instrumental que entren en esa escala, desde cinco a 50 o 100 átomos es lo que se conoce con el nombre de nano–partículas. El nanómetro marca el límite de reducción a que podemos llegar cuando hablamos de objetos materiales. Aunque en el universo hay cosas más pequeñas que los átomos, se trata ya de cosas que no se pueden manipular. En nuestra vida cotidiana, los átomos son los ladrillos de construcción más pequeños que podemos utilizar.

Al comparar algunas estructuras y organismos que conocemos podemos ver cuán pequeño es un nanómetro (nm): un ácaro (100.000 nm), un cabello humano (50 000 nm), un eritrocito (10.000 nm), una bacteria (1.000 nm), el virus del herpes (100 nm), un poliovirus (10 nm), hebra de ADN y nanotubo de carbono (1 nm), y entre lo más pequeño, el átomo de hidrógeno (0,1 nm). Por lo tanto, el tamaño sí importa, y mucho, ya que la nanotecnología trabaja a nano escala, átomo por átomo o molécula por molécula, es decir, a la misma escala a la que trabaja la naturaleza, lo que permite a los científicos atrapar y situar átomos y moléculas en posiciones determinadas y fabricar artefactos con una precisión de unos pocos átomos.

Recientemente la BBCmundo reseñó el experimento que un grupo de científicos en Estados Unidos llevó a cabo utilizando nanopartículas y que fue publicado en la revista Nature Materials. Este grupo de investigadores diseñaron unas pequeñísimas cápsulas que pueden simular la función del sistema inmune para reforzar la respuesta del organismo a infecciones. El experimento consistió en emular la respuesta inmune de un mastocito uniendo las nano–capsulas a una vacuna.

Los mastocitos o células cebadas se originan en la médula ósea, actúan en la mediación de procesos inflamatorios y alérgicos. La función de estas células es combatir infecciones y para ello se comunican de forma directa en los ganglios linfáticos con otras células del sistema inmunológico liberando unos compuestos (pequeñísimas partículas) llamados gránulos. Los gránulos de los mastocitos contienen un nivele muy elevado de histamina y heparina (importantes influyentes en las reacciones de la inflamación). La heparina es una sustancia con gran acción anticoagulante, mientras que la histamina tiene acción vasodilatadora y, además, aumenta la permeabilidad vascular. Otra sustancia  importante que sestá en los gránulos secretados por los mastocitos es el factor de necrosis tumoral (TNF). Cuando los mastocitos encuentran una infección de bacteria o virus los mastocitos liberan sus gránulos, los cuales a su vez contiene todas estas sustancias químicas. En el caso del factor de necrosis tumoral, éste viaja hacia los ganglios linfáticos actuando como mensajero, lo que hace que se inicie el ataque del sistema inmune.

El enfoque de los científicos fue crear nanopartículas sintéticas similares a los gránulos, con su propio TNF, para que éstos llevaran a cabo la misma función de los mastocitos para combatir una infección. Las nanopartículas sintéticas estaban diseñadas a dirigirse a los ganglios linfáticos, la parte del sistema inmune que se encarga de reconocer y combatir los agentes foráneos que atacan al organismo. Estas partículas sintéticas avisan al sistema inmune cuando hay una amenaza externa, como un germen o una infección. Cuando los científicos inyectaron la vacuna que contenía las nano–capsulas con los compuestos, éstos lograron viajar hacia los ganglios linfáticos y liberar el factor de necrosis tumoral, igual que un mastocito, y lograron producir una respuesta inmune más poderosa.

El potencial futuro de la actividad investigadora en estos campos es impresionante. La mayor parte de los países han institucionalizado iniciativas para promover la nanociencia y la nanotecnología, en sus universidades y laboratorios. México no se ha quedado atrás, diversas instituciones de gran renombre están dedicando una gran cantidad de recursos económicos y humanos a la investigación en este campo.

 

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