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Medisur 865 enero 1970 | Volumen 21 | Numero 4
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
Aproximación a las mediciones a nivel nano, con énfasis en la
biomedicina
Approach to measurements at the nano level, with an emphasis
on biomedicine
Ernesto José López González1 Yolanda Cabrera Macías1 Tatiana de las Mercedes Escoriza Martínez2
Marle Pérez de Armas3 Ernesto López Cabrera4
1 Universidad de Ciencias Médicas de Cienfuegos, Cuba
2 Universidad Central Marta Abreu de Las Villas, Santa Clara, Villa Clara, Cuba
3 Universidad Carlos Rafael Rodríguez de Cienfuegos, Cuba
4 Hospital Pediátrico Universitario Paquito González Cueto, Cienfuegos, Cienfuegos, Cuba
Cómo citar este artículo:
López-González E, Cabrera-Macías Y, Escoriza-Martínez T, Pérez-de-Armas M, López-Cabrera E. Aproximación a
las mediciones a nivel nano, con énfasis en la biomedicina. Medisur [revista en Internet]. 2023 [citado 2023
Jul 30]; 21(4):[aprox. -865 p.]. Disponible en: https://medisur.sld.cu/index.php/medisur/article/view/5693
Resumen
Este artículo pretende alertar acerca de la relevancia
de las nanociencias y la nanotecnología
acompañada por la nanometrología para el
desarrollo de las naciones en el siglo XXI. Se utilizó
SciElo como base de datos, con las palabras clave:
nanotecnología, nanomedicina, unidades de salud
cubanas. El artículo realiza una aproximación a la
nanotecnología con enfoque internacional y regional.
Describe algunas aplicaciones de las
nanotecnologías, con énfasis en la nanomedicina, así
como los dilemas y consideraciones éticas asociadas
a estas. Advierte acerca de la nocividad para la
salud del hombre de algunos de estos desarrollos.
Defiende la idea de que la nanometrología, resulta
imprescindible para el logro de desarrollos
tecnológicos, con mayor relevancia en el campo de
la nanomedicina, así como que la nanotecnología
debe ser tratada como la ciencia del siglo XXI por el
impacto social, cultural y económico que tendrá, y
con esto puede cambiar al mundo.
Palabras clave: nanociencias, nanotecnología,
nanometrología, nanomedicina
Abstract
This article aims to alert about the relevance of
nanosciences and nanotechnology accompanied by
nanometrology for the nations development in the
21st century. Scielo was used as a database, with
the keywords: nanotechnology, nanomedicine,
Cuban health units. The article makes an approach
to nanotechnology with an international and regional
approach. It describes some applications of
nanotechnologies, with an emphasis on
nanomedicine, as well as the dilemmas and ethical
considerations associated with them. It advises
about these developments’ harmfulness to human
health, also defends the idea that nanometrology is
essential for the technological developments
achievement, with greater relevance in the
nanomedicine field, as well as that nanotechnology
should be treated as the 21st century science due to
the social, cultural and economic impact that will
have, and this can change the world.
Key words: nanosciences, nanotechnology,
nanometrology, nanomedicine
Aprobado: 2023-04-06 11:48:10
Correspondencia: Ernesto José López González. Universidad de Ciencias Médicas de Cienfuegos. Cuba.
asesorf@ucm.cfg.sld.cu
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Medisur 866 enero 1970 | Volumen 21 | Numero 4
INTRODUCCIÓN
La materia se agrupa de la manera más cómoda
posible, y la manera más cómoda es una
estructura regular. Los aparatos de análisis
modernos han podido hacer visibles estos
componentes de la materia viva, enormemente
complejos, a una escala nanométrica.(1)
El principal desarrollo de la nanomedicina se
remonta hacia el año de 2009; sin embargo, la
idea de la nanotecnología se originó en el año de
1959 cuando Richard Phillips Geyman, explicó la
hipótesis de manipular átomos directamente y
las posibilidades que esta capacidad ofrecería;(2)
no obstante, lo que abrió la puerta al desarrollo
de la nanociencia fue el microscopio de efecto
túnel en la década de los 80 con el cual se
obtuvo por primera vez la visualización y
manipulación de objetos de tamaño nanométrico.(3)
En consecuencia, Schulenburg expresa que
“¡Había sonado la hora de la nanotecnología!”.(1)
Terrones(4) explica que en el siglo XX los
científicos trabajaban de manera unidisciplinaria.
En sus finales, universidades europeas, de los
Estados Unidos, de Japón, entre otras, se dieron
cuenta de que había que fomentar la ciencia
como una actividad multidisciplinaria. Uno de los
temas que más promete como actividad
multidisciplinaria es el que concierne al término
nanociencia, tan utilizado actualmente. La
nanociencia consiste en la capacidad de
controlar átomos y moléculas para formar
nuevas estructuras y nuevos materiales de
acuerdo con necesidades específicas. El prefijo
nano se refiere a escalas de tamaño mil millones
más pequeñas que las que se observan a simple
vista (1x10-9m). La aplicación de la nanociencia
es tratada en la literatura científica como
nanotecnología.
Las nanotecnologías son consideradas
tecnologías clave de los inicios del siglo XXI,
cuyas aplicaciones podrían impactar en
numerosos ámbitos de la vida cotidiana.(5,6) Se
erigen prioritarias en agendas y políticas de
investigación e innovación en numerosos países
industrializados,(7) y en vías de desarrollo.(8)
Se puede considerar que el núcleo cultural de la
nanotecnología radica en la fusión de nuevos
conceptos y nuevas arquitecturas
(frecuentemente inspirados en sistemas
naturales y biológicos), con nuevos materiales
(en la mayoría de los casos operacionales o
diseñados apropiadamente a nanoescala) y
nueva fabricación y manipulación, nuevos
procesos e instrumentos de medición a
nanoescala. Este enfoque tan complejo permite
desarrollar disciplinas totalmente diferentes.
Además de la investigación básica de los
fenómenos cuánticos fundamentales, la
nanotecnología impulsa otras ramas
fundamentales y aplicadas.(9,10) La nanomedición
y la nanometrología, que en parte pertenecen a
la ingeniería mecánica, desempeñan un papel
muy importante en los procesos de control en
toda la nanotecnología.(11)
DESARROLLO
Nanometrología. Consideraciones
necesarias
Aublant,(12) explica que en las ciencias físicas, el
primer paso esencial hacia el aprendizaje de
cualquier tema consiste en encontrar los
principios, el cálculo numérico y los métodos
prácticos para medir cierta cualidad relacionada
con ese tema.
Simultáneamente, Afjehi-Sadat(11) declara que,
por ejemplo, la industria basada en la
nanotecnología requiere una instrumentación
que sea tan exacta, barata y fiable como sea
posible y que se asocie con las normas
internacionalmente aceptadas. Los fabricantes,
las autoridades públicas y las organizaciones no
gubernamentales también demandan métodos
de prueba y muestreo, mediciones e
instrumentaciones, regulaciones y normas para
evitar que los seres humanos padezcan por este
nuevo desarrollo nanotecnológico. En cualquier
caso, la medición y la caracterización son
necesarias en la fase superior de cualquier
proceso. Con respecto a las nanotecnologías,
donde todo se realiza a nanoescala sin importar
la esfera en cuestión (física, química, biología,
mecánica, diagnóstico médico, etc.), ha quedado
demostrado rápidamente que existe un gran
avance en las capacidades de medición e
instrumentación para probar los materiales y los
fenómenos, lo que trae como resultados
Afjehi-Sadat(11) defiende la idea de que los
ensayos mecánicos a micro y nanoescalas
constituyen todo un reto. En vista de que las
dimensiones físicas de las muestras varían desde
unos pocos cientos de micrómetros hasta algo
tan pequeño como 1,0 nanómetro, se han
desarrollado métodos novedosos de ensayos
mecánicos para medir con éxito sus propiedades.
Las muestras de ese tamaño se dañan fácilmente
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con la manipulación y resulta difícil colocarlas
para garantizar una carga uniforme a lo largo de
los ejes de las muestras. También resulta difícil
fijarlas a los sujetadores de los instrumentos.
Resulta evidente que las pruebas adolecen de
una resolución de carga inadecuada y también
tienen fórmulas de reducción de datos que son
hipersensibles para precisar las mediciones
dimensionales.
Afjehi-Sadat(11) aclara que junto a las disciplinas y
las magnitudes físicas tradicionales, tales como
la longitud, la masa, el magnetismo, etc. existen
nuevos requisitos tecnológicos para caracterizar
los nanomateriales debido a las nuevas
propiedades que se manifiestan cuando los
materiales tienen una o más dimensiones de
nanoescala,. Esto puede concernir, por ejemplo,
a la forma, el volumen, el área de superficie, la
topografía, la adsorción, la porosidad, la
resistividad, la resiliencia y la fuerza. Y por último,
pero no menos importante, todas las mediciones
deben ser trazables en cierta forma al Sistema
Internacional de Unidades (SI).
Aproximación a la nanotecnología
Enfoque internacional
Según Terrones,(4) alrededor del mundo se está
invirtiendo gran cantidad de recursos
económicos para desarrollar la nanociencia y la
nanotecnología. En el año 2000, los Estados
Unidos crearon una iniciativa para apoyar este
campo del conocimiento científico, con una
asignación de 500 millones de dólares sólo en
ese año; así, en 2005 ese país invierte alrededor
de 800 millones de dólares anuales. Sumas
similares dedican la Comunidad Europea y Japón.
Mientras que China y la India ya han comenzado
a desarrollar esta nueva área del conocimiento
activando recursos y políticas gubernamentales
con la finalidad de estar preparados para lo que
se ha denominado “la segunda revolución
industrial”.
Sin embargo, en opinión de Saldívar,(13) la falta de
regulación de las nanotecnologías y sus
derivados puede ser una barrera para su
desarrollo y comercio a nivel mundial en general.
No obstante, existe la regulación blanda (reglas
voluntarias explícitas con un carácter no
vinculante, una forma de autorregulación, una
alternativa a las leyes y políticas regulatorias de
comando y control tradicionales, complementaria
a la normativa existente, en ocasiones se
vuelven obligatorias y/o modifican las
expectativas de lo que es un comportamiento
apropiado) encontrándose entre sus modalidades:
recomendaciones o guías, protocolos,
convenciones etc. Ante la diversidad de
productos y aplicaciones, retos, e intereses que
rodean la nanotecnología y sus derivados, es
necesario que se adopten estilos más incluyentes
y flexibles y que se hable de una gobernanza,
donde los distintos actores: gobiernos,
empresarios, científicos, trabajadores,
consumidores, ciudadanos y voceros ambientales
deliberen y decidan cómo gestionar y
controlarlos en beneficio común.
En el orden de las ideas anteriores, luego de una
síntesis del panorama general global de las
nanotecnologías, resultaría oportuno acercarse al
mundo nano en la región latinoamericana.
Breve mirada al panorama nano en América
Latina
Invernizzi y Vinck,(8) explican que muchos de los
temas abordados desde los estudios sociales de
la nanotecnología en América Latina, son
prácticamente los mismos que se discuten en
Europa y Estados Unidos, tales como la
construcción de redes de cooperación y
plataformas tecnológicas, las relaciones entre la
investigación y la industria, la aceptación social y
el debate público, etc. Sin embargo, los trabajos
latinoamericanos muestran interesantes
especificidades, resultantes de las condiciones
particulares de la región, que generan, al mismo
tiempo, análisis diferentes frente a
preocupaciones similares. Tales diferencias no se
explican solamente por condiciones recurrentes
en los países de América Latina –como la pobreza,
el analfabetismo o la falta de inversiones e
infraestructura–, sino también por la forma
particular en que estos países se inscriben en la
división internacional del trabajo científico,(14) y
del desarrollo industrial,(15) así como por la
escasez de instrumentos financieros capaces de
influir en las tendencias mundiales. En el orden
de las ideas anteriores, se necesita exponer
ejemplos de las actividades de algunas naciones
de la región en el ámbito nanotecnológico.
Argentina
Los trabajos de Matthieu,(16) en Argentina, ponen
en evidencia el doble proceso, científico y político
de la nanociencia y la nanotecnología como
temática prioritaria. A nivel científico, se
identifican varios mecanismos que, combinados,
producen la (re)orientación de las agendas de
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investigación hacia la nanociencia y
nanotecnología. A nivel político, se distinguen
instrumentos que permiten la institucionalización
de la nanociencia y nanotecnología en Argentina.
Además, aunque esos instrumentos de política
promueven desde 2003 (sobre todo a partir de
2009) el fortalecimiento de las relaciones entre
ciencia e industria, el impacto socio-económico
de ese conjunto de nuevas tecnologías parece
todavía lejos de las expectativas y de la inversión
masiva de fondos públicos en este campo.
Sin embargo, Spivak y Hubert,(17) opinan que los
instrumentos de política producen cambios
sensibles en las comunidades científicas
involucradas (por la estructuración temática que
esos instrumentos permiten o facilitan) –y
probablemente, en las trayectorias individuales
de los investigadores que se involucran en esas
temáticas.
Por otro lado, Matthieu(16) afirma que las
disciplinas y especialidades preexistentes
conservan su importancia y, tanto en Argentina
como en otros países, el desafío de las
investigaciones en nanociencia y nanotecnología
es más bien crear nuevos subcampos (como la
nanomedicina, por ejemplo) o integrar avances
científicos y técnicos en las disciplinas y
especialidades preexistentes (las técnicas de
nanoscopía, por ejemplo), fundirlas en un campo
unificado (como lo sugiere la idea de
“convergencia”).
Andrini y Figueroa,(18) dan a conocer que en
noviembre de 2004, en Buenos Aires, se llevó a
cabo la reunión “Ciencia, Tecnología y Sociedad”,
promovida por la Asociación Argentina para el
Progreso de las Ciencias (AAPC) y la Sociedad
Brasilera para el Progreso de las Ciencias (SBPC).
Más adelante, Salvarezza et al.(19) expresan que
como resultado del debate, se decidió “proponer
a las autoridades argentinas y brasileñas la
creación de un Centro Binacional de Nanociencia
y Nanotecnología”. En el mismo sentido, la
Nación.com,(20) asevera, que más adelante se
firma un acuerdo de cooperación entre los dos
países.
Consecuentemente, la Agencia Nacional de
Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT) (21)
abrió la convocatoria para la presentación de
proyectos para las siguientes áreas:
sustentabilidad de la producción agropecuaria y
forestal; tecnologías biomédicas; recursos del
mar y de la zona costera; nanotecnologías;
energía; contaminación ambiental; aeronáutica;
estado y sociedad. El resultado fue la asignación
de 3.553.982 pesos argentinos (23 % del total de
fondos asignados) para subsidiar los cuatro
proyectos de Nanociencia y Nanotecnología (NyN)
presentados todos en el área de vacancia tipo II
5.
Venezuela
López, Hasmy & Vessuri(22) explican que en
Venezuela, la RedVnano ha logrado identificar los
temas más estudiados por sus miembros, siendo
las más demandadas las áreas de energía
(producción de celdas solares basadas en
nanodispositivos; sistemas de almacenamiento
de hidrógeno de nanotubos de carbono y medios
porosos; nanocatálisis para la bioremediación de
crudo), alimentos (materiales porosos
nanoestructurados para el suministro y
dosificación eficiente de agua y fertilizantes de
cultivos; nanobiosensores para detectar
antígenos y patógenos contaminantes; cultivos
genéticamente modificados), salud
(nanomateriales para dirigir fármacos a órganos
específicos del cuerpo; modelaje teórico y
computacional para el diseño de nuevos
fármacos; puntos cuánticos para el diagnóstico
de enfermedades), medio ambiente
(nanodispositivos para la separación de gases
contaminantes; nanocatalizadores para mayor
eficiencia y control de conversores catalíticos;
zeolitas; polímeros nanoporosos; nanopartículas
magnéticas y membranas para la purificación,
desalinización y desintoxicación de aguas), y
otras áreas como nanocircuitos para la industria
electrónica de procesadores, discos duros y
lectores de memoria; estructuras moleculares
para asfalto y concreto robustos a la filtración de
agua; materiales nanoestructurados más
resistentes y duraderos para la industria de la
construcción, transporte y metal-mecánica en
general; métodos estandarizados para control de
calidad de bienes y servicios. Concluyen, acerca
de las capacidades científico-técnicas en
nanociencia y nanotecnología, que Venezuela
tiene una base de investigadores pequeña cuya
producción de proyectos, informes técnicos y
trabajos de ascenso es incipiente y dispersa, y
las líneas de investigación obedecen a iniciativas
de los investigadores, cuyas líneas de trabajo no
necesariamente están vinculadas a las
necesidades del país, en parte porque dependen
de la colaboración internacional para acceder a
la infraestructura necesaria. Sin embargo, la
consolidación del programa interinstitucional de
postgrado permitirá incrementar de manera
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sustancial la formación de personal calificado.
México
Dentro del ámbito de las nanomediciones,
González et al.,(23) consideran que las mediciones
siempre han sido una herramienta fundamental
en el desarrollo sustentable en la aplicación de
las tecnologías, particularmente de las nuevas. El
Programa de Metrología para las
Nanotecnologías del Centro Nacional de
Metrología de México (CENAM), está orientado a
contribuir con la componente metrológica
estableciendo métodos y patrones de medida
para los diferentes usuarios, desde la metrología
primaria, los laboratorios de calibración y
ensayos y la industria; su éxito depende del
compromiso del estado para aprovechar los
beneficios de las nanotecnologías a plenitud de
una manera sustentable que proteja el ambiente
y la salud de la sociedad mexicana.
Por otra parte, Delgado et al.,(24) opinan que el
potencial que tiene la nanociencia y la
nanotecnología (NyN) para prevenir, diagnosticar
y tratar la enfermedad causada por el virus
SARS-CoV-2 en sus diversas variantes, pero
también otras enfermedades, la hace un área no
solo relevante sino estratégica para México,
sobre todo, dada su dependencia a la
importación de insumos, fármacos, instrumental
y equipo médico. Es también una oportunidad
para avanzar aún más en materia de
normalización y regulación, así como para
propiciar mejores prácticas de investigación,
docencia, administración y gestión institucional.
En opinión de Saldívar,(25) se debe desarrollar en
México una adecuada plataforma para conformar
una política pública en materia de N+N, es decir
un plan nacional de NT y una ley de
nanoseguridad que aporten al desarrollo
sustentable, responsable y seguro de N+N. De
esta manera, el Estado mexicano estaría
desarrollando una respuesta no solo a su
obligación de proteger a sus ciudadanos, sino a
las voces de otros actores que demandan
certidumbre, orden y seguridad en el desarrollo y
despliegue de la NT y el uso de sus derivados.
En el mismo orden de ideas anteriores, Arteaga
et al.,(26) expresan que, actualmente, las
nanotecnologías son aplicadas al sector
energético en México, desde la Investigación y
Desarrollo (I+D) hasta las patentes y dispositivos
en el mercado, y explican que entre 2000 y 2019
se han realizado 82 publicaciones, así como que
existen proyectos de investigación en más de 50
centros públicos; asimismo, hay empresas
nacionales e internacionales que patentan y
ofrecen productos nanohabilitados para la
generación, almacenamiento y distribución de
energía. Sin embargo, actualmente no se cuenta
con una estrategia nacional sobre
nanotecnologías en el país.
De igual forma, Sampedro et al.,(27) realizan un
estudio en México para explicar los mecanismos
de coordinación institucional entre la creación de
conocimiento y su movilización hacia un ámbito
de aplicación en el campo denominado
nanomedicina catalítica, para resolver heridas
crónicas de pacientes con diabetes, y concluyen
que existen brechas y rigidez en los mecanismos
de coordinación institucional para la creación de
conocimiento y su movilización hacia un ámbito
de aplicación concreto.
Según Valdez et al.,(28) el Centro de Investigación
en Química Aplicada (CIQA) en cooperación con
el Centro de Investigación y de Innovación del
Estado de Tlaxcala (CITLAX) desarrollan un filtro
para hemodiálisis, a partir de un nanocompuesto
de Nylon 6 con la incorporación de
nanopartículas de grafeno y carbon black (negro
de humo), siendo este un gran avance en
comparación con los filtros comunes.
Por otro lado, López(29) encuentra que sistemas
como las nanopartículas lipídicas sólidas,
nanopartículas, micelas, nanoemulsiones y
ciclodextrinas, son capaces de mejorar la
biodisponibilidad de la curcumina (fórmula
famacéutica utilizada para el tratamiento de
enfermedades inflamatorias, metabólicas,
neurológicas, alteraciones en la piel, diferentes
tipos de cáncer) en humanos y modelos animales.
Cuba
Ting et al.,(30) explican que en Cuba se trabaja en
el desarrollo de equipos y metodologías para la
caracterización de materiales nanométricos para
la industria biotecnológica (encapsulamiento de
fertilizantes y factores de crecimiento agrícola,
con experimentos en hortalizas, método para
purificar el agua mediante materiales zeolíticos,
entre otros).
Por su parte, Clavijo et al.(31) expresan que, en
Cuba, la administración central del Estado, creó
el Grupo Ad-Hoc sobre Seguridad de las
Nanociencias y la Nanotecnología para la Salud,
la Alimentación y el Medio Ambiente, con los
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objetivos de realizar la introducción de las
regulaciones y desarrollo de buenas prácticas,
normas de laboratorio, sistemas de protección y
otros establecidos al nivel internacional, en los
respectivos campos de aplicación, a fin de
minimizar los impactos negativos de la
nanotecnología, así como identificar experiencias
nacionales y regulaciones afines existentes que
puedan servir de base al establecimiento de un
sistema regulatorio y guías para el trabajo
seguro en nanotecnología.
En el mismo orden de ideas, López(32) explica que
en Cuba, desde el año 2001, se realizan talleres
de nanociencias y nanotecnología, y se trabaja
en el Observatorio Cubano de Ciencia y
Tecnología del Ministerio de Ciencia, Tecnología y
Medio Ambiente (CITMA) sobre este tema que
resulta estratégico para el país. Así, Castro
Díaz-Balart,(33) explica que Cuba avanza no solo
en el estudio de la nanotecnología, sino en su
aplicación en la producción biofarmacéutica. El
Polo Científico y la Industria farmacéutica, son
organizaciones empresariales, de alta tecnología
y productividad, con una calificada fuerza laboral.
Continúa López(32) enunciando, además, que el
Observatorio Iberoamericano de Ciencia y
Tecnología reconoce a Cuba en un lugar
destacado respecto a la producción de artículos
científicos. Así, se realizaron dos eventos de
obligatoria referencia: La Conferencia
Internacional, bajo el rubro Ciencia de los
Materiales en la Era de la Sostenibilidad, y el V
Seminario Internacional sobre Nanociencias y
Nanotecnologías celebrados ambos en 2015.
El Centro de Estudios Avanzados (CEA), realiza
investigaciones de alto nivel científico en el
campo de las nanociencias, en especial sus
aplicaciones a las ciencias de la vida. Entre las
líneas de trabajo se pueden mencionar “Nuevos
materiales y formulaciones” (producto o
adquisición de conocimiento en la rama
biomédica; estudios de toxicidad y
biodistribución de nanoformulaciones en modelos
de animales) y “Materiales Multifuncionales”
(obtención de nanomateriales que presentan
diversas propiedades, denominándose materiales
multifuncionales, los cuales son utilizados para
disimiles aplicaciones). Sus principales líneas de
investigación están relacionadas con nuevos
sistemas de administración controlada de
fármacos, nanorecubrimientos con propiedades
multifuncionales, nanopartículas con propiedades
superparamagnéticas; obtención de nuevos
materiales basados en estructuras poliméricas
cargadas con nanomateriales compuestos para
ser aplicados como recubrimientos en disímiles
ramas de la vida como son la obtención de
superficies resistentes a la erosión o el diseño de
superficies capaces de apantallar la radiación
infrarroja o de microondas; obtención de
nanomateriales multifuncionales para
aplicaciones que van desde la purificación de
aguas contaminadas con metales pesados,
hidrocarburos o compuestos radiactivos, hasta el
diseño de materiales compuestos capaces de
purificar a ADN. Entre los principales servicios
que presta pueden mencionarse microscopia
electrónica de barrido; microscopia de fuerza
atómica; microscopia óptica; difracción de rayos
X; fluorescencia de rayos X; espectrofluorímetro;
espectrofotómetro Raman; espectrofotómetro
UV-Vis; espectrometría infrarroja de Fourier;
espectrometría de absorción atómica;
cromatografía líquida de alta resolución (HPLC);
cromatografía de líquidos con espectrómetro de
masas (HPLC-MS). Se destaca como su producto
de mayor relevancia el sistema de extracción
magnética de ARN a partir de muestras
biológicas (CEA-NANO+ RNA3.0; es el primer
producto nanotecnológico 100 % cubano).34)
Aplicaciones
Navarro,(35) opina que la nanotecnología y los
nanomateriales pueden aplicarse en todo tipo de
sectores. Normalmente se encuentran en estas
áreas:
Nanomateriales
En el ámbito de los nanomateriales, un equipo de
investigadores aprovechó la luz solar para
purificar el agua. Utilizando un “gel
jerárquicamente nanoestructurado”
aprovecharon la energía solar para destilar agua
a un ritmo récord de 18-23 litros por hora y por
metro cuadrado.
Ingeniería mecánica
Afjehi-Sadat,(11) defiende la idea de que una de
las áreas de la nanotecnología más importantes,
la constituye la ingeniería mecánica. La
nanoproducción, la nanofabricación y la
nanomecanización permiten desarrollar y
construir nuevas máquinas e instrumentos para
las aplicaciones de la nanotecnología.
Electrónica
Los nanotubos de carbono están cerca de
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reemplazar al silicio como material para fabricar
microchips y dispositivos más pequeños, rápidos
y eficientes, así como nanocables cuánticos más
ligeros, conductivos y fuertes. Las propiedades
del grafeno lo convierten en un candidato ideal
para el desarrollo de pantallas táctiles flexibles.
Energía
Navarro,(35) asegura la existencia de un nuevo
semiconductor que permite fabricar paneles
solares que duplican la cantidad de luz solar
convertida en electricidad. La nanotecnología
también reduce los costos, produce turbinas
eólicas más fuertes y livianas, mejora la
eficiencia del combustible y, gracias al
aislamiento térmico de algunos
nanocomponentes, puede ahorrar energía.
Biomedicina
Cancino et al.,(3) explican que la definición más
aceptada actualmente de nanomedicina, es
aquella que la considera como la ciencia que
emplea nanomateriales para el desarrollo,
diagnóstico, tratamiento y prevención de
aplicación médica específica; esta definición fue
establecida por el National Institute of Health of
the United States y la European Science
Foundation.
Martínez et al.(36) consideran que la nanomedicina
se aplica en tres áreas principales: el
nanodiagnóstico, la liberación controlada de
fármacos o nanoterapia y la nanomedicina
regenerativa. Relacionado con lo anterior,
explican que el nanodiagnóstico se refiere a la
identificación de enfermedades en sus estados
iniciales en el nivel celular o molecular mediante
la utilización de nanodispositivos y sistemas de
contraste. Una identificación temprana permitiría
una rápida capacidad de respuesta y la
inmediata aplicación del tratamiento adecuado,
ofreciendo así mayores posibilidades de curación.
Duncan y Gaspar,(37) enuncian que la nanoterapia
es parte de la nanomedicina, y consistente en la
creación de nanosistemas que contengan
elementos de reconocimiento para actuar,
transportar y liberar medicamentos solo dentro
de las células o áreas afectadas, esto con el fin
de conseguir un tratamiento más efectivo y
minimizar los posibles efectos secundarios.
Busca diseñar y aplicar los diferentes
nanomateriales que puedan identificar diferentes
patologías y éstas liberen moléculas terapéuticas
simultáneamente y de una forma controlada para
que así estas puedan calmar estas enfermedades.
Explican que, en general, los sistemas de
liberación se han desarrollado para cambiar la
vía de administración a favor del paciente,
mejorar la biodisponibilidad, innovar en el perfil
de liberación o mejorar una formulación para una
nueva presentación y línea de venta.
En contraste con lo anterior, Maity y Stepensky(38)
explican que la nanomedicina cambia este
paradigma y propone que estos sistemas deben
ser desarrollados para identificar los sitios
blancos desde un órgano, una célula, un
compartimiento celular o incluso un organelo. Sin
embargo, Rojas et al.(39) consideran que los
sistemas y las tecnologías que se han utilizado
para la construcción de nanosistemas de
liberación de fármacos son muy diversos.
Echevarría(40) considera que la nanomedicina
regenerativa se ocupa de la reparación o
sustitución de tejidos y órganos dañados
mediante la aplicación de métodos procedentes
de la terapia génica, la terapia celular, la
dosificación de sustancias bioregenerativas y la
ingeniería de tejidos, para estimular los propios
mecanismos reparadores del cuerpo humano. Por
otro lado, Martínez et al.(36) explican que la idea
de esto es diseñar estructuras apropiadas para
favorecer el crecimiento de tejidos en las zonas
dañadas, así como la producción y organización
de la matriz extracelular. No obstante, una de las
principales dificultades radica en el encontrar
materiales adecuados que permitan la
fabricación de estructuras que mantengan activo
el órgano afectado mientras se regenera la zona
dañada. Entre los materiales más utilizados
resaltan los nanotubos de carbono,
nanopartículas como hidroxiapatita o zirconio, las
nanofibras de polímeros biodegradables,
nanocompuestos, entre otros.
Hernando et al.(41) opinan que se han descubierto
diversos usos que puede tener la nanomedicina
para el tratamiento de diferentes enfermedades,
como el Alzheimer y el Parkinson. El uso de
nuevas moléculas como factores de crecimiento,
antioxidantes y quelante de metales (sustancia
que forma complejos con iones de metales
pesados), se han manifestado como nuevos
enfoques terapéuticos. Sin embargo, estas
moléculas tienen dificultades para atravesar la
barrera hematoencefálica (BHE), lo que limita su
efecto terapéutico. El desarrollo de sistemas de
suministro de fármacos nanométricos puede
permitir una liberación dirigida y sostenida de
tratamientos que ofrecen una forma innovadora
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Medisur 872 enero 1970 | Volumen 21 | Numero 4
para tratar estos trastornos neurodegenerativos.
Mazur et al.(42) dan a conocer que otras de las
enfermedades en las que se ha buscado emplear
el uso de la nanomedicina es en el cáncer de
cerebro; esta es una enfermedad con un alto
grado de riesgo de morir y para la cual no
existen terapias para poder combatirla debido a
la BHE dicha anteriormente, aunque actualmente
hay una posibilidad de realizar usos terapéuticos
contra el cáncer gracias a las nanopartículas que
tienen la capacidad de pasar las barreras
fisiológicas; estas incluyen tratamientos por
liposomas pegilados (medicamento que se
emplea en el tratamiento de la hepatitis B
crónica y la hepatitis C crónica) dirigidos al
glutationa (antioxidante que participa en la
inhibición enzimática, reducción de ROS e
inactivación de xenobióticos, controla la
permeabilidad de la membrana y el transporte de
aminoácidos), por nanopartículas de oro y de
óxido de hierro, así como fármacos con albumina
unida con nanopartículas. Además de que se ha
investigado una proteína llamada survivina que
también tiene el potencial como terapia contra el
cáncer.
Srikanth et al.,(43) agregan que son evidentes los
diferentes avances que ha tenido la
nanotecnología para tratar diversas
enfermedades, entre los que se encuentran las
aplicaciones de nanopartículas magnéticas
(MNP), que tiene diversas modalidades como los
agentes fototérmicos o quimioterapéuticos, los
antimicrobianos y los biosensores, por sus
propiedades de estabilidad y biocompatibilidad,
entre otras. Se han investigado y desarrollado
diversas modalidades de las MNP con respecto a
la imagen, como la resonancia magnética y la
tomografía computarizada; estas modalidades se
encuentran en pruebas clínicas y se utilizaràn en
entornos médicos.
Sabu y Pramod,(44) agregan que, entre otros
tratamientos donde se utilizan los avances de la
nanotecnología se encuentra la administración
de insulina oral, pues las nanopartículas poseen
ventajas como son el acceso a pequeñas zonas
de la célula o la resolución en volúmenes
pequeños del componente analito (componente
de interés analítico de una muestra que se
separa de la matriz); esta terapia es muy
eficiente al momento de tratar la diabetes. Como
algunos de los avances más recientes de la
administración de insulina nanoestructurada, las
nanopartículas cristalinas líquidas, los hidrogeles
con impresión molecular, los transportadores a
base de lípidos, los transportadores poliméricos,
las nanopartículas de sílice, las nanopartículas de
óxido de hierro y las nanopartículas de oro, estas
dos últimas se utilizan para tratar el cáncer
cerebral. Algunos de los avances en que se
pueden hablar a detalle son las nanopartículas
de polímero biomimético molecularmente
impreso (MIP) que actúan como una forma
potencial de sistema de administración de
insulina oral debido a la selectividad de la
impresión al polímero, mientras que las
nanopartículas cristalinas líquidas actúan como
estructura termodinámicamente estable en la
administración de insulina
Así, Martínez et al.,(36) añaden que, otros temas
interesantes son los que involucran el
tratamiento de ataques hemorrágicos e
isquémicos o las aplicaciones de la nanomedicina
para cirugías plásticas y reconstructivas, pero
son temas que se extienden demasiado y que
todavía están en etapas muy tempranas de su
desarrollo, pero que en un futuro se verá su
implementación en entornos clínicos.
En otro orden de ideas, Olalla(45) explica que las
bacterias multirresistentes (ejemplo: grupo
ESKAPE, compuesto por bacterias de alta
prioridad declaradas por la Organización Mundial
de la Salud, OMS) están aumentando su
capacidad de resistencia y son necesarios
fármacos de última generación para tratarlas. La
aplicación de nuevas tecnologías con
aplicaciones bactericidas como la nanotecnología,
el empleo de bacteriófagos o el uso del sistema
CRISPR-Cas, pueden permitir la implantación de
nuevos tratamientos no dependientes de
antibióticos o usarse para eliminar la resistencia
de las mismas. Luego, Lima et al.,(46) expresan
que el uso de nanomateriales con antibióticos
puede potenciar su eficacia mejorando sus
propiedades como biodisponibilidad y velocidad
de absorción, ayudando en el transporte del
antibiótico al interior celular. Esta última
utilización podría aplicarse para ayudar en el
método de transporte del sistema CRISPR-Cas
antes mencionado. También pueden ayudar a la
acción del antibiótico atacando conjuntamente a
la bacteria, mediante la utilización de
nanopartículas metálicas para atacar funciones
celulares y debilitar la célula. El problema de la
aplicación de esta tecnología es su potencial
tóxico para el uso en tratamientos de infecciones
y la falta de estudios al respecto.
Por otro lado, Navarro(35) expresa que los
investigadores han podido examinar la eficacia
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Medisur 873 enero 1970 | Volumen 21 | Numero 4
de una vacuna de nanopartículas para la gripe
con éxito en el ensayo clínico en la temporada
de gripe (2019-2020). Tal vez se puedan utilizar
formulaciones similares con diferentes antígenos
para desarrollar vacunas potentes contra otros
virus, como el coronavirus.
Medio ambiente
La purificación del aire con iones, la purificación
de las aguas residuales con nanoburbujas o los
sistemas de nanofiltración para metales pesados
son algunas de sus aplicaciones respetuosas con
el medio ambiente. También se dispone de
nanocatalizadores para hacer las reacciones
químicas más eficientes y menos contaminantes. (35)
Alimentos
En este campo, los nanobiosensores podrían
utilizarse para detectar la presencia de
patógenos en los alimentos o los
nanocompuestos para mejorar la producción de
alimentos y aumentar la resistencia mecánica y
térmica, disminuyendo la transferencia de
oxígeno en los productos envasados.(35)
Textil
La nanotecnología permite desarrollar tejidos
inteligentes que no se manchan ni se arrugan,
así como materiales más resistentes, ligeros y
duraderos para fabricar cascos de motocicleta o
equipos deportivos.(35)
Informática y aplicaciones computacionales
Cheang(47) opina que la progresión de crecimiento
exponencial de la densidad de transistores, en un
circuito integrado o un microprocesador de
computadora, actualmente, parece indicar que la
ley de Moore pasó de ser una profecía
autocumplida por la industria microelectrónica a
una obligación que los fabricantes de
semiconductores deben de cumplir para poder
vender sus productos a precios más competitivos.
Según Navarro,(35) el estudio de la disipación del
plasmón a través del grafeno, esboza
parámetros específicos que son responsables de
la transmisión de señales ópticas a escala
nanométrica, algo muy importante para los
científicos que buscan mejorar los procesos de
transferencia de datos de las tecnologías de
sensores.
En opinión de los autores de este trabajo, más
allá de la investigación y del medio empresarial,
la nanociencia y la nanotecnología penetran de
forma más amplia en la sociedad y lo hacen, en
buena medida, a través de los medios de
comunicación.
Dilemas y consideraciones éticas asociadas
al nanomundo
Losego y Arvanitis(48) opinan que al igual que
otras revoluciones tecnológicas, la
nanotecnología traerá emparejadas, sin duda,
transformaciones económicas y sociales, tales
como una nueva división internacional del
trabajo, cambios en la estructura industrial y
reorganizaciones en el empleo. Ya se discute el
surgimiento de nuevos riesgos para la salud y el
ambiente asociados a los procesos y productos
de la nanotecnología. Se redimensionan los
dilemas éticos ante las nuevas posibilidades de
control social y de las libertades individuales, los
nuevos umbrales de intervención tecnológica en
los seres humanos y el uso de la nanotecnología
para la guerra.
En opinión de Serena,(49)la nanotecnología forma
parte de las herramientas de las que disponen
los seres humanos para enfrentar los mayores
problemas como especie: el cambio climático, el
deterioro del planeta y las grandes
desigualdades sociales, creados por una
inadecuada forma del crecimiento
socioeconómico. En estos momentos la
estrategia consensuada para abordar este reto
está definida por la Agenda 2030 de la
Organización de las Naciones Unidas (ONU), y
basa su planificación en el cumplimiento de los
denominados Objetivos del Desarrollo Sostenible
(ODS). Deben implementarse los adecuados
sistemas de gobernanza y desenvolverse de
forma rápida y sin mucho margen para el error.
Por otro lado, Rubio(50) explica que los problemas
éticos que plantean las aplicaciones de la
nanotecnología en la atención a la salud son
numerosos: la confidencialidad de los datos
personales, la transparencia en la información
sobre los posibles riesgos y la inequidad en el
acceso a las nuevas posibilidades diagnósticas y
terapéuticas, con el consecuente incremento en
la brecha entre ricos y pobres. La lectura de
aspectos éticos de la nanotecnología en la
atención a la salud, ha supuesto un despertar del
interés y la curiosidad por la materia, y es
también motivo de inquietud y preocupación. La
necesidad de hacer un llamamiento a la
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Medisur 874 enero 1970 | Volumen 21 | Numero 4
responsabilidad moral de cada individuo se hace
imperativa, pues la responsabilidad derivada de
su acción alcanza su propio entorno, y de este
entorno depende su propia existencia.
Pinceladas acerca de la nocividad de la
nanotecnología
De Jong y Borm(51) explican que algunos
científicos han expresado su preocupación
acerca de los efectos a largo plazo asociados con
las aplicaciones médicas de las nanotecnologías
y de si los materiales nanoestructurados serían
biodegradables o no. Además, el hecho que las
partículas sean del tamaño de los componentes
naturales o de algunas proteínas sugiere que se
pudiesen evadir las defensas naturales del
cuerpo humano y de otras especies, que causen
daño a sus células. Ya se han reportado efectos
negativos de algunas nanoestructuras como
aparición de radicales libres, debido a partículas
de dióxido de titanio/óxido de zinc usadas en
filtros solares; respuestas tóxicas en pulmones
de ratas, mayores que las producidas por polvos
de cuarzo, en estudios de laboratorio con la
utilización de nanotubos; comprobación de
movimientos de nanopartículas de oro desde la
madre hasta el feto a través de la placenta; daño
al cerebro de peces y modificación de funciones
de los genes causados por fullerenos (forma
alotrópica del carbono, en la cual los átomos del
elemento se enlazan formando una superficie
esférica o cilíndrica. Una de las propiedades de
esta configuración atómica es que pueden
transportar átomos en su interior, formando una
especie de caja transportadora).
Por otro lado, Guerrero et al.,(52) consideran que
no se conocen en su totalidad los posibles
mecanismos de acción inducidos por las
nanopartículas (NPs) en el organismo. La
nanotoxicología actual se centra en esclarecer
posibles efectos nocivos de las NPs y sus
mecanismos patogénicos a través de estudios in
vitro, estudios de toxicodinámica y estudios in
vivo. La exposición al rutilo (TiO2) conduce a
daño del ADN, lipoxidación lipídica y formación
de micronúcleos.
Farrás y Senovilla(53) enuncian que se han descrito
efectos tóxicos, teratógenos, cancerígenos en
modelos animales relacionados con las NPs, pero
las cantidades de exposición empleadas en los
ensayos de toxicidad pueden exceder con mucho
las de exposición a nivel natural.
De igual forma, Echevarría(40) explica que el
principal mecanismo subyacente al desarrollo de
patologías relacionadas con la exposición a las
NPs es el estrés oxidativo, dando lugar a la
producción de especies reactivas de oxígeno
(ROS) que promueven procesos inflamatorios,
daño tanto del ADN como a nivel de membranas,
desnaturalización de proteínas, alteración del
tráfico vesicular y daño mitocondrial, generando
en última instancia la muerte celular.
Así, Zúñiga et al.,(54) explican que, de las NPs de
sílice y con el amianto es bien conocida su
capacidad de provocar enfermedades como la
fibrosis o el cáncer. El dióxido de silicio (SiO2) se
ha asociado a problemas como la trombosis,
isquemia o la arritmia cardiaca, así como a
problemas pulmonares y cáncer de pulmón. Los
nanotubos de carbono igual que las NPs de
metales tienen tendencia a acumularse en
hígado y bazo, órganos muy sensibles al estrés
oxidativo, lo que puede traducirse en lesiones
inflamatorias y alteraciones de la actividad
hepática. El negro de carbón, se encuentra
asociado frecuentemente a fibrosis pulmonar y
las partículas ultrafinas (PUFs) se relacionan con
problemas de tipo coronario e infarto de
miocardio.
Los autores de este trabajo afirman que, el
conocimiento actual sobre el efecto toxicológico
de muchas de las NPs es insuficiente.
Mirada al futuro no lejano. Retos
A continuación, algunos ejemplos de desarrollos
de la nanotecnología que actualmente se
encuentran en fase de prueba y no han sido
generalizados: detector nanotecnológico para
ataques cardíacos; nanomaterial a partir de
silicio negro efectivo contra una serie de
bacterias Gram-negativas y Gram-positivas, así
como contra endosporas; baterías 3-D miniatura
con «tintas», capaces de funcionar como
materiales electroquímicamente activos;
microrobot guiado magnéticamente diseñado
para ser incrustado en el ojo humano y realizar
cirugías de precisión o para desplegar cantidades
precisas de fármacos; chips superflexibles que
pueden rodear una hebra de cabello; electrodos
biodegradables; introducción de pequeñas
partículas de aleación de oro en el torrente
sanguíneo y en las células cancerosas, donde
pueden ser calentadas para matarlas;
alcoholímetro de nanotecnología que puede
detectar los niveles de acetona en el aliento, el
cual está teorizado para correlacionarse con los
niveles de glucosa en la sangre.(35)
Descargado el: 30-07-2023 ISSN 1727-897X
Medisur 875 enero 1970 | Volumen 21 | Numero 4
Finalmente, los autores de este trabajo coinciden
plenamente con los criterios de Navarro,(36) quien
concluye que la nanotecnología es una vasta
disciplina científica que abarca muchas áreas, en
la cual se han dado grandes pasos y «avances»
en todas sus facetas. De la misma manera,
comparten opinión con Cheang,(47) quien expresa
que la nanotecnología debe ser tratada como la
ciencia del siglo XXI, la cual traerá innumerables
desarrollos en la industria electrónica, de la
información, en aplicaciones médicas,
industriales y medioambientales. La misma abre
el camino a la próxima revolución industrial. El
impacto social, cultural y económico que tendrá
en la vida diaria es imaginable; la nanotecnología
bien puede cambiar al mundo.
Se puede concluir que se necesita enfatizar en
que la nanometrología resulta imprescindible
para el logro de todos estos desarrollos
tecnológicos, con mayor relevancia en el campo
de la nanomedicina, debido al impacto que
tienen en la salud del hombre. Esto corrobora el
indetenible desarrollo de las mediciones a nivel
nano en la centuria corriente.
Conflicto de intereses
Los autores declaran que no existe conflicto de
intereses.
Contribuciones de los autores
Conceptualización: Ernesto José López González,
Tatiana de las Mercedes Escoriza Martínez, Marle
Pérez de Armas, Yolanda Cabrera Macías.
Redacción: Ernesto José López González, Tatiana
de las Mercedes Escoriza Martínez, Marle Pérez
de Armas, Yolanda Cabrera Macías, Ernesto
López Cabrera.
Revisión, redacción y edición: Tatiana de las
Mercedes Escoriza Martínez, Marle Pérez de
Armas.
Financiación
Universidad de Ciencias Médicas de Cienfuegos.
Cuba.
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