Abid Haleem a,Mohd Javaid a,Ravi Pratap Singh b,Shanay Rab c,Rajiv Sumar
Abstract
La nanotecnología tiene una amplia aplicación como nanomedicina en el campo médico. Algunas nanopartículas tienen posibles aplicaciones en nuevos instrumentos de diagnóstico, imágenes y metodologías, productos medicinales específicos, productos farmacéuticos, implantes biomédicos e ingeniería de tejidos. Hoy en día, los tratamientos de alta toxicidad se pueden administrar con mayor seguridad utilizando la nanotecnología, como los medicamentos quimioterapéuticos contra el cáncer. Además, los dispositivos portátiles pueden detectar cambios cruciales en los signos vitales, las condiciones de las células cancerosas y las infecciones que realmente están sucediendo en el cuerpo. Anticipamos que estas tecnologías brindarán a los médicos un acceso directo considerablemente mejor a datos críticos sobre las razones de los cambios en los signos de vida o enfermedad debido a la presencia tecnológica en la fuente del problema. La biomedicina se puede utilizar para terapias con análisis predictivos e inteligencia artificial. Para llevar a cabo este estudio, se identificaron y estudiaron artículos relevantes sobre nanotecnología en el campo médico de Scopus, Google Scholar, ResearchGate y otras plataformas de investigación. El estudio analiza diferentes tipos de nanopartículas utilizadas en el campo médico. Este artículo analiza las aplicaciones de la nanotecnología en el campo médico. También se describen las clases, características y usos de la nanotecnología en el ámbito de la medicina. Los científicos, los gobiernos, las organizaciones de la sociedad civil y el público en general deberán colaborar entre distintos sectores para evaluar la importancia de la nanotecnología y orientar su avance en diversos campos. La investigación actual incluye varios usos posibles de la nanotecnología en el ámbito médico. Como resultado, el estudio proporciona un informe breve y bien organizado sobre la nanotecnología que resultará valioso para investigadores, ingenieros y científicos en futuros proyectos de investigación.
1. Introducción
La nanotecnología es un término utilizado para definir áreas de la ciencia y la ingeniería en las que los fenómenos que ocurren en dimensiones nanométricas se utilizan en el diseño, caracterización, fabricación y aplicaciones de materiales, estructuras, dispositivos y sistemas. El concepto de nanotecnología se introdujo por primera vez en 1959 cuando el físico Richard Feynman presentó una presentación sobre la fabricación de cosas a nivel atómico y molecular. La nanotecnología se considera ahora la tecnología más prometedora del siglo XXI y los investigadores la han estudiado como una técnica novedosa en la investigación médica. La nanotecnología marcará el comienzo de una nueva era de productividad y prosperidad, como lo demuestra el aumento de la financiación pública para la investigación y el desarrollo de la nanotecnología durante la última década. 1 , 2 La nanotecnología puede estimular el crecimiento económico y mejorar la capacidad y la calidad en los sectores industriales. Ha contribuido sustancialmente al bienestar de la sociedad y ha moldeado la naturaleza de la vida moderna. Tiene el potencial de alterar significativamente la dinámica social, las condiciones económicas y la vida humana.
El hombre lleva cientos de años buscando remedios milagrosos para aliviar el dolor causado por enfermedades y lesiones . Muchos académicos creen que las aplicaciones de la nanotecnología en la medicina pueden ser esenciales para lograrlo. Estas aplicaciones incluyen la vigilancia, el control, la creación, la reparación y la defensa integrales de todos los sistemas biológicos humanos, empleando nanodispositivos y nanoestructuras diseñados que funcionan a nivel molecular. La nanotecnología puede transformar radicalmente la investigación médica y crear un nuevo sector de mejora humana. 3 , 4 , 5 Existe una buena línea para las aplicaciones diagnósticas, terapéuticas y preventivas de la nanotecnología. Esta tecnología puede modificar intencionalmente el cuerpo, entre otros muchos problemas. Los nanofármacos empleados han demostrado que se mejora la biodisponibilidad, se eliminan los efectos secundarios y la medicina terapéutica se absorbe de manera más eficaz. 6 – 7
La presencia y la entrada de cada molécula individual en el cerebro estructuran esencialmente una barrera de membrana altamente selectiva permeable para moléculas con coeficientes de partición altos. Recientemente se han utilizado nanopartículas en esta membrana como sistema transportador de medicamentos. En particular, las nanopartículas se inhalan y atraviesan las membranas cerebrales. Las terapias típicas y tradicionales para la trombosis vascular a menudo tienen ventajas relativamente limitadas debido a la corta vida media plasmática, muchos efectos adversos y la rápida eliminación del fármaco. Para mejorar la estabilidad e incluso la vida media del medicamento encapsulado, la inmovilización de una cantidad específica de un agente en un sistema de administración de fármacos podría superar esta restricción. La biocompatibilidad y la biodegradabilidad hacen que las nanopartículas poliméricas y los nanotransportadores liposomales se empleen a menudo. 8 , 9 , 10
La ciencia y la tecnología se han utilizado para el diagnóstico de enfermedades, el tratamiento y la prevención de traumatismos, el alivio del dolor y la conservación y mejora de la salud humana mediante instrumentos moleculares y la comprensión molecular del cuerpo humano. La mayoría de los usos comerciales actuales en medicina en nanotecnologías apuntan al suministro de medicamentos. Se pueden introducir nuevos modos de acción y los compuestos medicinales existentes son más específicos y biodisponibles. Las nanosondas , los sistemas nanoelectrónicos sensoriales integrados y las estructuras químicas multifuncionales para la administración de fármacos y la focalización de enfermedades son aplicaciones futuras en nanotecnología. 11 , 12 , 13
Ya se ha logrado un gran éxito en la mejora de la administración de medicamentos con nanotecnología. Algunos compuestos específicos pueden mejorar la orientación y la entrada de medicamentos en la célula y mejorar la obtención de imágenes, la focalización intracelular y la liberación controlada de genes terapéuticos. Por lo tanto, los médicos podrían detectar y mejorar su influencia sobre las células enfermas y los tumores para optimizar las dosis de la terapia. En combinación con otras formas de tratamiento personalizado, la nanometría se puede personalizar para centrarse en un paciente individual que solo tiene células enfermas, lo que minimiza los efectos adversos y el daño tisular . Los científicos ya han logrado algunos avances que promueven el desarrollo celular para tratar el daño de la médula espinal . Nanopartículas magnéticas y nanopartes sensibles a enzimas que se dirigen a los tumores cerebrales; muestras de nanopartículas inteligentes para la administración de productos farmacológicos intracelulares y la obtención de imágenes de expresión genética; puntos cuantitativos para detectar y cuantificar el cáncer cerebral humano. 14 , 15 , 16 En el área de la atención médica, la nanotecnología abre nuevos límites en la industria de las ciencias de la vida. La nanotecnología es muy prometedora en la manipulación de cosas a nivel atómico para cambiar muchas partes del tratamiento médico, como el diagnóstico, el control de enfermedades, el funcionamiento de equipos, la medicina regenerativa, el desarrollo de vacunas y la administración de medicamentos. También abre el camino a través de sofisticados instrumentos de investigación para desarrollar medicamentos que mejoren los tratamientos para diversas dolencias. La nanotecnología se puede utilizar para la medicación de células particulares en el cuerpo, reduciendo así los riesgos de fracaso y rechazo. 17 , 18 , 19
Hemos identificado cuatro objetivos de investigación principales de este documento como se detalla a continuación:
(1) identificar los tipos de nanotecnología y nanopartículas con sus usos en el campo médico;
(2) discutir las clases y la taxonomía de los materiales basados en la nanotecnología para la esfera médica;
(3) identificar y discutir las características asociadas y las características de la nanotecnología para el dominio médico; y
(4) identificar las aplicaciones contemporáneas y futuras de la nanotecnología para el campo médico.
2. Necesidad de la nanotecnología en el campo médico
Los descubrimientos en el campo de la nanotecnología y los nanofármacos son muy amplios y de amplio alcance. La nanomedicina ha experimentado modificaciones impresionantes que han llevado a los fármacos a un nuevo nivel con importantes resultados en el ámbito de la atención sanitaria. Es necesario estudiar las importantes capacidades de la nanotecnología en el ámbito de la atención sanitaria. En medicina, se están llevando a cabo investigaciones exhaustivas sobre las mejores prácticas y metodologías, incluidas la nefrología, la terapia genética para enfermedades cardiovasculares y la terapia contra el cáncer. Se ha producido un importante desarrollo en el tratamiento tradicional, y la calidad de las nanopartículas y la nanotecnología ha mejorado y ha mostrado resultados alentadores. 20 – 21 La terapia genética también ha sacado partido de los nanofármacos. Varias investigaciones se han centrado en las aplicaciones de vectores virales que se cree que son sistemas para la administración de medicamentos.22 , 23 , 24
Los nanobots que apuntan a células cancerosas específicas para tabletas inteligentes envían datos a los investigadores para garantizar que los pacientes reciban su tratamiento correctamente. La nanotecnología ofrece la posibilidad de realizar diagnósticos in vitro al sustituir los procedimientos existentes por alternativas más económicas y fáciles de utilizar. Las nanopartículas pueden funcionar como agentes de imagen molecular dentro de esos dispositivos e introducir alteraciones genéticas relacionadas con el cáncer y características funcionales de las células tumorales. Además, los recubrimientos basados en nanotecnología funcional incluyen con frecuencia los siguientes nanomateriales , según la función deseada: dióxido de titanio, dióxido de silicio , negro de carbono, óxido de hierro , óxido de zinc y plata. Los instrumentos y procedimientos mejoran las evaluaciones de caracterización fisicoquímica, la seguridad y la eficacia de los nanomateriales y las nanosuperficies integradas en la ingeniería de dispositivos médicos . Los científicos desempeñan un papel crucial en la creación de bienes que incluyen materiales novedosos , sensores y sistemas de almacenamiento de energía. 25 – 26
3. En el campo médico se utilizan distintos tipos de nanopartículas .
Las nanopartículas tienen una importante relación superficie-volumen debido a su tamaño a nanoescala, lo que les permite absorber grandes cantidades de medicamentos y moverse rápidamente por el torrente sanguíneo. Su mayor superficie les confiere capacidades distintivas, ya que aumenta sus cualidades mecánicas, magnéticas, ópticas y catalíticas, lo que permite su uso en más aplicaciones farmacéuticas. Las nanopartículas se clasifican en tres áreas según su composición química: orgánicas, inorgánicas y basadas en carbono. 27 , 28 , 29 La figura 1 muestra algunas clasificaciones primarias de las nanopartículas. Las proteínas, los carbohidratos, los lípidos y otras moléculas orgánicas se sintetizan en nanopartículas orgánicas con una dimensión específica, como un radio de menos de 100 nm.
Las nanopartículas inorgánicas no son tóxicas, son hidrófilas, biocompatibles y muy estables en comparación con los materiales orgánicos. Las nanopartículas inorgánicas incluyen metales elementales, óxidos metálicos y sales metálicas, entre otras cosas. Los fulerenos , los nanotubos de carbono , el grafeno y sus derivados son ejemplos de nanomateriales basados en carbono. Estos materiales han despertado la atención de varios campos, incluidas las aplicaciones biomédicas, debido a sus dimensiones estructurales inusuales y sus propiedades mecánicas, eléctricas, térmicas, ópticas y químicas excepcionales. Las nanopartículas generalmente conservan las propiedades químicas de sus materiales a granel, lo que puede ser beneficioso al seleccionar una nanopartícula para diversas aplicaciones. 30 ,31 ,32
Las nanopartículas reaccionan a la luz calentándose lo suficiente para destruir las células cancerosas. Los investigadores creen que las nanopartículas pueden ponerse directamente en circulación y convertirse en tumores cancerosos en el futuro. Las píldoras inteligentes son liberadores de medicamentos con sensores ingeribles que pueden manejarse de forma inalámbrica y ajustarse para controlar una dosis de medicamento en función de los datos recopilados en todo el cuerpo. La nanomedicina se enfrenta a obstáculos inherentes como toda tecnología innovadora y revolucionaria; principalmente, se ha utilizado ampliamente en aplicaciones clínicas. El impacto ambiental de la nanotecnología se acumula en los tejidos y órganos vivos y puede hacerse asequible a gran escala. Los nanobots son un avance significativo en la nanomedicina. 34 , 35 , 36 , 37
4. Clases y taxonomía de materiales basados en nanotecnología para el ámbito médico
La figura 2 explora las diversas clases y categorizaciones de diferentes materiales basados en nanotecnología que tienen aplicaciones y utilidades especiales en el campo de la medicina. Se han reportado varias clases en la literatura disponible, a saber: nanopartículas metálicas , dendrímeros , liposomas , polímeros biodegradables , nanomateriales basados en carbono, nanocompuestos de hidrogel y muchos otros también que respaldan y amplían la utilización y los servicios en el campo médico a través del concepto de nanotecnología. 38 – 39
Las nanofibras se han utilizado en apósitos para heridas , textiles quirúrgicos e implantes, tecnología de tejidos y componentes de órganos artificiales. Los científicos están creando vendajes inteligentes que se absorben en el tejido cuando la herida ha cicatrizado. En estos vendajes inteligentes, las nanofibras incrustadas pueden incluir coagulación, antibióticos e incluso sensores para detectar síntomas infecciosos. 40 ,41 ,42 La nanomedicina garantiza una vida más larga y ayudará a las personas que viven más tiempo y las apoyará de una manera positiva para la Tierra y requiere la eliminación de sus recursos naturales. Otro enfoque de la nanotecnología puede ser a través de nanomáquinas para prepararse para la colonización del espacio mediante la construcción de estructuras y la creación de ecosistemas para otros planetas. Los investigadores también están investigando formas de modificar la fisiología humana para adaptarse mejor a las condiciones atmosféricas de otros mundos.
En aplicaciones sanitarias, la nanomedicina utiliza la nanotecnología, como la terapia y el diagnóstico de diferentes enfermedades, utilizando nanopartículas, biosensores nanoelectrónicos y nanotecnología molecular. Proporciona la capacidad de evaluar el cuerpo de la persona, la medicación y el equipo médico a nivel nanométrico, lo que garantiza que la medicina sea mucho más precisa. El sector sanitario está utilizando esta tecnología para diagnósticos y equipos médicos. Los rápidos avances en nanotecnología significan que se están desarrollando nuevos diagnósticos y terapias con mejores tasas de éxito. Actualmente, la nanomedicina se utiliza para el desarrollo de medicamentos inteligentes y el cáncer. 43 , 44 , 45En los últimos años, esta tecnología se ha utilizado para producir nuevas nanopartículas y las industrias han cambiado significativamente. La aplicación médica de la nanotecnología implica el desarrollo de dispositivos biomecánicos microscópicos, como nanomáquinas y nanorobots. Los productos basados en la nanotecnología suelen ser costosos, lo que dificulta su producción generalizada. Estos productos ayudarán a difundir esta tecnología al ofrecer opciones de producción asequibles. Las nanopartículas pueden aumentar sensiblemente la glucosa y reaccionar con la liberación de insulina, eliminando la necesidad de la autoobservación y autocontrol de la insulina. Las nanopartículas implantadas en la circulación humana pueden identificar enfermedades de forma proactiva al detectar ciertas enzimas indicativas del crecimiento de tumores. 46 , 47 , 48 Si se aplica a la atención sanitaria, la nanotecnología puede suponer un avance sustancial en el diagnóstico, el tratamiento y la prevención de enfermedades. Los innovadores están cada vez más interesados en los posibles usos sanitarios de la nanotecnología, que puede conducir a la industria hacia una nueva era de crecimiento. El diagnóstico y la terapia dependen ahora de la experiencia clínica y de la interpretación de datos biométricos externos; se espera que el énfasis de la investigación futura se derive directamente de los datos de la nanotecnología en el lugar de la enfermedad. Al permitir que nuestros cuerpos utilicen mecánica artificial, esta tecnología ayuda a todos, desde dentro hacia fuera, a definir medicamentos proactivos, preventivos y personalizados. El uso de nanomateriales es uno de los ejemplos más mencionados. La manipulación de dispositivos y sistemas a escala nanométrica ofrece numerosas oportunidades para diagnosticar y tratar enfermedades y realizar pruebas más precisas. 49 , 50 , 51
Los nanomateriales se utilizan en la industria de la salud para el diagnóstico, la terapia, el control y la prevención de enfermedades. El desarrollo de medicamentos mejores y más seguros, actividades centradas en los tejidos y nanomedicamentos personalizados está impulsado por las nanopartículas. Esta tecnología, por ejemplo, se utiliza para la desinfección de superficies y equipos de protección personal durante la pandemia de la enfermedad por coronavirus de 2019. Las nanopartículas pueden transportar medicamentos al lugar exacto requerido, mejorando sustancialmente su eficacia y restringiendo la toxicidad para otros tejidos del cuerpo. 52 , 53 , 54 Para la administración de medicamentos al cerebro en el caso de enfermedades difíciles de tratar, también se pueden desarrollar nanopartículas para superar la barrera hematoencefálica.
5. Características y rasgos asociados de la nanotecnología para el ámbito médico
Las diversas características y funciones clásicas asociadas de la nanotecnología al ámbito médico incluyen (1) tratamiento de heridas ; (2) tratamientos antibacterianos; (3) minimización del daño a las células sanas; y (4) técnica de diagnóstico de nanomedicina. El uso de nanovesículas, nanopartículas, nanotubos de carbono , etc., ha hecho que las aplicaciones de los principios basados en la nanotecnología sean más efectivas y productivas para la medicina, donde la precisión y la inteligencia son esenciales en un ámbito más amplio. 55 – 56 Para los métodos médicos preventivos, las nanotecnologías son tan buenas como las reactivas. Los monitores portátiles pueden diseñarse para transmitir datos a los sistemas hospitalarios, simplificando el cuidado de los pacientes ancianos, que a menudo requieren atención en lugares remotos. De manera similar, los nanomateriales, considerados durante mucho tiempo como progenitores de las neoplasias malignas metastásicas, pueden utilizarse para controlar las células tumorales circulantes. La industria tecnológica utiliza átomos y moléculas individuales, en particular la nanociencia, con implicaciones futuristas para la ciencia, la ingeniería y la tecnología. Puede tener un impacto e influencia notables para desarrollar, caracterizar, desarrollar e implementar átomos y moléculas particulares. La medicina, la energía, la producción de alimentos, los productos químicos básicos, los cosméticos, la agricultura, el equipamiento, la biotecnología y los textiles, entre otros, están cambiando fundamentalmente. 57 , 58 , 59
5.1 . Tratamiento de heridas
Las células de una persona pueden crear tejidos y órganos a partir de un santo grial para la cirugía reconstructiva y de trasplante para pacientes que pueden haberlos perdido debido a una enfermedad o daño. La investigación en este tema, apoyada por el conocimiento de la topografía de los tejidos a escala nanométrica, intenta construir tejidos cuya función y estructura sean similares a las que se encuentran en la naturaleza del organismo. Los nanogeneradores, las nanopartículas de polímeros y una solución precisa podrían ayudar a curar mejor y más rápidamente las heridas de las personas. Las nanopartículas solo se pueden conectar con imágenes y ligandos diana a las células o tejidos. Esto permite a los cirujanos y radiólogos distinguir el tejido enfermo del sano de manera más efectiva, mejorar el tratamiento de la enfermedad y reducir el peligro de dañar el tejido sano. La nanotecnología ha afectado enormemente la velocidad y la especificidad de las evaluaciones de biomarcadores en los fluidos corporales. 60 , 61 , 62
La nanotecnología emplea las propiedades creadas en la escala nanométrica, que difieren de las del mismo material en una escala mayor en física, química o biología. Además, el tamaño nanométrico también incluye muchos de los mecanismos biológicos del cuerpo humano que permiten atravesar barreras naturales para acceder a nuevos sitios de administración e interactuar con el ADN o pequeñas proteínas en diferentes niveles, en la sangre o dentro de los tejidos o células del cuerpo. La nanociencia es más avanzada y ofrece posibilidades para medicamentos especializados y específicos con menos efectos adversos y más fáciles de usar. La materia de tamaño nanométrico con precisión nanométrica se controla y maneja mediante la nanotecnología. Estos pueden incluir átomos, moléculas o estructuras biológicas importantes. 63 – 64
5.2 . Tratamientos antibacterianos
La nanomedicina se ha extendido a varias disciplinas, incluida la administración de medicamentos, los instrumentos de diagnóstico e imagen, las plataformas de alto rendimiento para la detección, el desarrollo de vacunas, los antimicrobianos, los dispositivos portátiles, etc. 65 – 66 El uso de nanopartículas de oro y puntos cuánticos , el empleo de luz infrarroja y la limpieza mejorada de los instrumentos podrían usarse para tratamientos antibacterianos. La nanotecnología es cada vez más optimista sobre el hecho de proporcionar un progreso sustancial en la detección y el tratamiento de enfermedades tal como se aplica a la medicina. Se espera que los medicamentos proporcionen medicamentos, diagnóstico, tratamiento celular y fabricación de materiales biocompatibles. El uso de la nanotecnología en la terapéutica abarca la nanomedicina y el desarrollo de agentes a nanoescala para diversos tratamientos de enfermedades. La nanotecnología manipula un artículo para producir compuestos con características extraordinariamente diversas y únicas a nivel atómico y molecular.
5.3 . Minimizar el daño a las células sanas.
Los innovadores en nanotecnología médica están diseñando métodos para administrar medicamentos de manera más eficiente, como por ejemplo, apuntar directamente a las células cancerosas mediante terapia. Los resultados de los pacientes mejoran y se informa de un daño mínimo a las células sanas, lo que podría causar daño durante la quimioterapia con nanopartículas que localizan y destruyen las células cancerosas. Los médicos también pueden proporcionar un tratamiento térmico con mayor precisión mediante el uso de la nanotecnología junto con la quimioterapia. Los nanotubos vinculados a anticuerpos atraídos por tumores absorben la luz láser, lo que puede hacer que el tumor se incinere en dicha terapia. 67 – 68 El uso de materiales biobiológicos, no biológicos, biomiméticos o híbridos también está muy extendido en la nanomedicina.
5.4 . Técnica de diagnóstico en nanomedicina
Las aplicaciones de la nanotecnología para el diagnóstico, que incluyen el uso de nanotubos de carbono , la aplicación de nanotubos de oro y detecciones rápidas y económicas, hicieron posible la identificación de enfermedades en una etapa más temprana. Esta técnica utiliza instrumentos de tamaños submicrométricos para diagnosticar, prevenir y curar mejor las enfermedades y mejorar la calidad de vida general de los pacientes. El desarrollo de medicamentos regenerativos se acelera sustancialmente gracias a la nanotecnología. Los nuevos enfoques permiten la piel, los huesos, los cartílagos u otros tejidos protésicos en pacientes con insuficiencia orgánica o lesiones graves . El uso de la nanotecnología cambia la función celular de manera más efectiva para imitar los efectos de los tejidos y órganos naturales. 69 , 70 , 71
6. Principales áreas de aplicación de la nanotecnología en el ámbito médico
La nanotecnología acelera el proceso utilizando un dispositivo portátil compacto que toma muestras pequeñas y permite un procesamiento y análisis casi instantáneos. Las pruebas de diagnóstico in vitro seguirán aumentando el tamaño de las muestras y los biosensores. Las formulaciones de nanopartículas, cuando se utilizan para óxidos de hierro y polímeros especiales, aumentarán su capacidad de obtención de imágenes al utilizar dosis más bajas y más efectivas de los compuestos de diagnóstico, lo que permite la detección temprana de anomalías genéticas, tumores y toda la variedad de estados patológicos. La nanomedicina, como la biotecnología, ha sido motivo de preocupación en ciertas áreas, particularmente en lo que respecta a la seguridad y la privacidad. 72 , 73 , 74 , 75 Los inmunoensayos son aplicaciones apropiadas debido a la conectividad robusta entre anticuerpos y antígenos, lo que conduce a excelentes sensibilidades. Los sensores inmunológicos regenerativos son un nuevo desafío interesante que permite la repetitividad para la rigidez estadística y el monitoreo semicontinuo. La nanomedicina es un tema muy inmaduro en el cáncer, por lo que la clínica necesita determinar la posible influencia. 76 , 77 , 78 , 79 , 80 , 81 , 82 , 83 , 84 , 85
6.1 . Diagnóstico
En la última década, la imagenología se ha convertido en una herramienta poderosa para diagnosticar enfermedades. Los avances en resonancia magnética y
tomografía computarizada son impresionantes. Sin embargo, la nanotecnología ofrece instrumentos para diagnóstico in vitro e in vivo que son sensibles y muy precisos, mucho más allá de las capacidades de los equipos modernos. Como cualquier avance en el diagnóstico, el objetivo final es permitir a los médicos diagnosticar una enfermedad lo antes posible. Se prevé que la nanotecnología permita diagnósticos celulares y, posiblemente, diagnósticos subcelulares.
6.2 . Ingeniería de tejidos y tratamiento celular
La medicina regenerativa, especialmente la ingeniería de tejidos y el tratamiento celular, son otros campos potenciales de la nanomedicina. La nanotecnología proporciona un «andamiaje» estructural esencial para crear nuevas estructuras funcionales que se parecen a los tejidos naturales en los que se pueden introducir células vivas y estimular su proliferación. Los nuevos tejidos se benefician de la biocompatibilidad de las nanopartículas y las células con la fuente de muestra. El tejido resultante puede entonces ser regulado y los médicos pueden influir en los procesos de formación, desarrollo y reparación celular.
6.3 . Desarrollo de la terapia
Se prevé que el efecto más significativo de la nanomedicina en la administración y el tratamiento de medicamentos se logrará en la terapia. Las nanopartículas permiten a los médicos concentrar los medicamentos en la causa de la enfermedad, mejorando la eficiencia y disminuyendo los efectos adversos. También brindan nuevas oportunidades para regular las liberaciones terapéuticas. La nanomedicina ha obtenido enormes beneficios en la instrumentación y la síntesis farmacéutica con varios tipos de nanofármacos y aplicaciones de transporte y diagnóstico de fármacos. Se está desarrollando un campo de investigación para producir nanopartículas y tratamientos basados en la nanotecnología.
6.4 . Administración de fármacos
Los sistemas de administración de fármacos basados en la nanotecnología incluyen inicialmente nanopartículas que contienen uno o más fármacos terapéuticos que pueden unirse o dispersarse y adsorberse en matrices poliméricas . En los últimos años, ha habido un desarrollo significativo en la producción de nanofármacos utilizando imágenes, tratamientos y diagnósticos. Los sistemas de nanofármacos se centran principalmente en mejorar la biodisponibilidad de la administración a tejidos específicos, prolongar la vida media de los medicamentos inyectables y administrar medicamentos por vía oral. Los nanofármacos se administran en niveles más bajos, con mejoras notables en sus efectos farmacológicos y una reducción del peligro para la salud y de los efectos adversos.
6.5 . Detección de enfermedades
La nanomedicina es una aplicación fascinante para la prevención, detección, terapia y control de enfermedades, desde nanopartículas de bioingeniería que atacan y matan células y la implantación de tejidos biocompatibles hasta biosensores implantados de tamaño nanométrico. Sin embargo, si bien las aplicaciones básicas de la nanomedicina, como medicamentos personalizados e instrumentos médicos, ya se han utilizado en la medicina convencional para usos más ambiciosos, como dispositivos nanomédicos de múltiples partes, las propiedades únicas de las nanopartículas se pueden aprovechar a nivel molecular. Existe una mayor área de superficie para la adhesión química en esta pequeña escala, lo que facilita la manipulación de moléculas en partículas finas, ajustando el comportamiento de las partículas. Los nanomateriales también son lo suficientemente pequeños como para ingresar a las células vivas.
6.6 . Detección de oxígeno corporal .
Los nanosensores pueden detectar concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en el cuerpo y la presencia de materiales peligrosos. La detección de órganos digestivos malignos y sensibilidad a los alimentos permite que los programas de dieta y nutrición individuales formen parte de sus usos. El daño a las células sanas es una preocupación importante durante el tratamiento con quimioterapia y radiación frecuentes. Se emplean nuevos métodos nanomédicos para tratar el cáncer de piel, lo que permite un suministro adecuado a ubicaciones tumorales específicas y apuntar a células con efectos secundarios menos dañinos de la medicación y otras terapias teóricas. Una nueva forma de identificar células cancerosas en la circulación, llamada NanoFlares, se está utilizando con la nanomedicina. Las NanoFlares son partículas diseñadas para unirse a los objetivos genéticos de las células cancerosas y emitir luz cuando se identifica ese objetivo genético en particular.
6.7 . Asistencia sanitaria económica
La nanomedicina genera grandes esperanzas de una asistencia sanitaria mejor, eficiente y económica para millones de personas y puede ofrecer buenas respuestas a numerosas enfermedades. La nanotecnología influye en casi todas las áreas de la medicina actual, desde el diagnóstico hasta el seguimiento de enfermedades, pasando por la cirugía, la quimioterapia o la medicina regenerativa. Las ventajas que puede aportar la nanotecnología están beneficiando actualmente a muchos sectores de la atención médica. El diagnóstico a escala nanométrica es otro campo en alza de la nanomedicina. El objetivo es diagnosticar una enfermedad lo antes posible. Muchos pacientes con insuficiencia orgánica o lesiones graves esperan nuevos enfoques de la medicina regenerativa. La piel, el hueso y el cartílago artificiales están progresando, y algunos de ellos ya están en el mercado.
6.8 . Mejorar la eficacia de los medicamentos.
La administración de fármacos mediante materiales inteligentes y nanopartículas es un área de investigación prometedora que puede ayudar a las compañías farmacéuticas a mejorar la eficiencia de los medicamentos existentes y eliminar algunos efectos secundarios sistemáticos. Consiste en conjuntos de agentes de transporte, dispositivos de imagen y medicamentos que se crean para dirigirse a los tejidos afectados y monitorear el proceso simultáneamente. En otras palabras, las demandas funcionales específicas deben distinguirse en las características físico-químicas necesarias y conectarse con el comportamiento biológico.
6.9 . Manejo de la enfermedad
La nanotecnología proporciona una herramienta extra eficaz para prevenir y controlar enfermedades, ya que la resistencia bacteriana a los antibióticos está aumentando en todo el mundo. La eficiencia de las membranas bacterianas a escala nanométrica puede ser aún mayor con compuestos antimicrobianos, como la nanoplata. Estas características pueden minimizar la necesidad de antibióticos cuando se integran en materiales tradicionales, al tiempo que protegen al paciente de infecciones. La nanotecnología tiene el potencial de revolucionar el tratamiento de los pacientes. Esta tecnología en la I+D de las ciencias biológicas y en otras áreas de vanguardia de la atención sanitaria aún está lejos de volverse omnipresente. La situación económica en la que la nanotecnología se encuentra a la vanguardia del tratamiento sanitario puede volverse ahora demasiado difícil y peligrosa para justificar inversiones, dado el creciente costo médico y el gasto en I+D de las ciencias biológicas. El tratamiento con analgésicos orales normalmente se realizaría más fácilmente y haría que el paciente se sintiera lo suficientemente cómodo.
6.10 . Lucha contra el cáncer
En la lucha actual contra el cáncer, la nanotecnología se considera uno de los avances más prometedores en el suministro de medicamentos. Normalmente, no se trata de productos farmacéuticos, sino de nanopartículas que pueden transportar medicamentos estándar contra el cáncer a los tumores con menos efectos adversos y permitir la eliminación selectiva de células cancerosas en terapias no tradicionales. Si se permite la administración de nanopartículas para quimioterapia, se puede administrar más medicamento citotóxico en el lugar de destino y se reduce la toxicidad y la eficacia fuera del objetivo.
6.11 . Útil para enfermedades cardiovasculares
En el campo de la medicina, la nanomedicina utiliza conocimientos nanotecnológicos para prevenir y tratar enfermedades graves, como enfermedades cardiovasculares y cardíacas. Los materiales a escala nanométrica, como las nanopartículas biocompatibles y los nanobots médicos, han ayudado a los médicos a comprender los objetivos de acción de un ser vivo gracias a los recientes avances en nanotecnología.
6.12 . Nanobots
El avance más significativo de la nanomedicina son los nanobots, que pueden emplearse para reparar células dañadas y reemplazar componentes intracelulares completos. También pueden reproducirse para reparar un defecto genético o reemplazar una molécula de ADN para erradicar una enfermedad. Los nanobots en medicina pueden ofrecer perspectivas de salud rentables, como desbloquear arterias o reemplazar un órgano por completo. Aunque los nanotransportadores pueden proporcionar concentraciones de dosis exactas a regiones específicas, su pequeño tamaño conduce a un compromiso paradójico entre volumen y fabricación. El comportamiento coordinado y la comunicación a través de la inteligencia artificial permitirán a los nanobots cumplir con sus tareas de manera metódica y eficiente. Los nanobots podrían programarse individualmente, buscarse y circular en distintas direcciones. Un nanobot individual podría conectarse con amigos y compañeros de trabajo, cada uno con sus propias pautas, para pedirles que agruparan sus recubrimientos, cargas o tamaños para monitorear la existencia, el diagnóstico o la orientación de los tejidos enfermos de manera más eficiente.
6.13 . Mejor procedimiento preventivo
El objetivo fundamental de la nanomedicina es convertir la atención sanitaria en un procedimiento totalmente preventivo. Se puede solucionar antes de que llegue al nivel en que se necesite tratamiento mediante la detección temprana del malestar. La nanomedicina tiene como objetivo mejorar la calidad de vida humana mediante la eliminación de arrugas, exceso de grasa y celulitis, el fortalecimiento muscular y óseo, la recuperación del cabello y la rehabilitación de la visión. Las nanopartículas presentes en los productos de limpieza y en los equipos de protección personal se pueden utilizar para inhibir la transmisión. La nanomedicina se podría utilizar para regular el sistema inmunológico y mejorar las respuestas inmunitarias contra las infecciones.
6.14 . Radioterapia
En el campo de la radioterapia, la nanotecnología también puede mejorar. Las nanopartículas de radiación que atraen los tumores pueden concentrar la radiación para aumentar la eficacia del tratamiento y, al mismo tiempo, mantener el tejido sano. Las aplicaciones de la nanotecnología no se limitan al tratamiento del cáncer. Los nanosensores también pueden detectar ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares antes que el paciente. Las partículas de nanotecnología pueden controlar continuamente la sangre para buscar células endoteliales que existían antes de un ataque. Al restablecer el sistema inmunológico, las nanotecnologías también han prometido dejar de atacar al cuerpo del paciente.
La nanomedicina tiene el potencial de detectar y prevenir numerosas enfermedades, incluido el cáncer. En ensayos clínicos , la nanomedicina cuenta actualmente con cientos de artículos que abordan todos los principales trastornos cardiovasculares, neurológicos, musculoesqueléticos e inflamatorios. 86 , 87 , 88 , 89 Es útil para la obtención de imágenes médicas, diagnósticos y biomateriales, lo que permite aplicaciones tecnológicas en todo el sector de la atención sanitaria. Para que el siguiente nivel de medicamentos, terapias e inverosimilitudes novedosas esté disponible para médicos y pacientes, existe la necesidad de avances genuinos en la atención sanitaria, la nanomedicina como un instrumento vital para la medicina personalizada, dirigida y regenerativa. 90 , 91 , 92 Proporciona nuevas herramientas esenciales para abordar el principal problema que enfrentan las personas mayores y se considera fundamental para una atención sanitaria mejor y más económica. Es fundamental hacer que los medicamentos y tratamientos sean accesibles para todos. 93 , 94 , 95
7 . Discusión
La nanomedicina es un campo médico emergente que utiliza la experiencia nanotecnológica para prevenir y tratar enfermedades graves, como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares y otras. Los últimos avances en nanotecnología han permitido a los médicos sensibilizar los objetivos de acción en un cuerpo vivo mediante el uso de componentes a escala nanométrica, incluida la biocompatibilidad de nanopartículas y nanobots. Los investigadores también están utilizando la nanomedicina para estimular la inmunoterapia . En los últimos años se han producido grandes avances en la nanomedicina que han ampliado el mercado de la nanomedicina. Las aplicaciones de la nanomedicina, como el diagnóstico mediante nanomáquinas, ofrecen la capacidad de controlar la química interna del órgano y permiten el acceso directo a las regiones enfermas. Los tratamientos nanomédicos han demostrado varias ventajas significativas, entre ellas, un mejor suministro de agua y una actividad biológica prolongada al proteger las cargas útiles contra entornos biológicos potencialmente destructivos. Las nanopartículas se pueden emplear para probar biomoléculas como biomarcadores y marcadores tumorales. Los productos nanomédicos van desde la quimioterapia hasta los agentes biológicos, pasando por la inmunoterapia y más. La nanotecnología también puede ser utilizada por moléculas que identifican enfermedades para mejorar el diagnóstico selectivo. El uso más prometedor de la nanomedicina en la quimioterapia se ha producido en aquellos casos en los que las capacidades únicas y las características complejas de estos instrumentos de administración de última generación podrían mejorar significativamente la eficiencia y, al mismo tiempo, reducir el potencial.En el diverso campo de la nanotecnología, casi todos los aspectos de la industria, desde los medicamentos hasta las máquinas, están experimentando enormes avances. Su uso extensivo significa que su relación beneficio-riesgo se ha convertido en tema de discusión global. La nanotecnología tiene graves efectos sociales y económicos y poca conciencia pública de sus amenazas. Las industrias y las empresas farmacéuticas se entregan a esta tecnología por los impactos inmediatos y a largo plazo de los productos basados en nanotecnología.
La nanorrobótica se puede utilizar para monitorear enfermedades y farmacocinética y mejorar la eficiencia de la atención médica y la administración de medicamentos en la terapia del cáncer. La nanorrobótica también se utiliza para mantener y ensamblar sistemas avanzados. El uso extensivo de la nanorrobótica también está impulsando el aumento de los ingresos del mercado en el sector médico.
8 . Alcance futuro
En el futuro, la nanomedicina desempeñará un papel crucial en la medicina personalizada, desde la predicción hasta el seguimiento. Los materiales a escala nanométrica son la base de sensores y biomarcadores cada vez más sensibles, que pueden utilizarse para identificar más enfermedades en una fase preliminar de forma simultánea y precisa. La nanomedicina permite un mapeo altamente preciso de la enfermedad con una mayor focalización y sensibilidad química. Después de diagnosticar una afección, la nanomedicina puede emplearse de manera más eficiente para atacar las células, al tiempo que se reducen los efectos secundarios y el daño a las células sanas. Ya se están utilizando varios productos, incluida la doxorrubicina nanoencapsulada mencionada anteriormente . En esencia, los desafíos futuros incluyen avances en la carga y liberación de medicamentos y el mayor desarrollo del potencial para diagnosticar y tratar las nanopartículas metálicas .Como toda tecnología avanzada, la nanomedicina debe contrarrestar su atractivo potencial frente a los peligros del futuro. Como ocurre con cualquier dispositivo y tratamiento médico, la nanomedicina debe controlarse rigurosamente y evaluarse a fondo antes de tratar a los pacientes con todo su potencial, se deben realizar evaluaciones de toxicidad y estudios clínicos en varias etapas. En el futuro, la nanotecnología puede detectar problemas sobre el terreno en lugar de depender de una combinación de datos procedentes de sensores externos, conocimientos médicos y algoritmos de diagnóstico probabilísticos. El uso de la nanotecnología por parte de los atletas también podría ser una aplicación adicional para evaluar qué músculos tienen una circulación excelente y desarrollan menos ácido láctico, lo que permitiría a los atletas reaccionar ante sus músculos menos efectivos modificando la frecuencia y el entrenamiento. Estos pueden ajustar su eficiencia y maximizar su potencial muscular menos efectivo.
9. Limitaciones
Los problemas de reproducibilidad y control de calidad de los nanomateriales, el establecimiento de escalabilidad y mayores tasas de producción, y la gestión de subproductos no deseados de la nanoingeniería son barreras científicas y tecnológicas importantes. El precio sigue siendo muy alto, mientras que las nanopartículas siguen siendo desconocidas en cuanto a sus consecuencias para la salud y el medio ambiente. Por lo tanto, continúan los obstáculos estructurales para la implementación; los inversores siguen siendo cautelosos y las inversiones nanoterapéuticas son relativamente reticentes para las industrias farmacéuticas. Aunque la nanotecnología tiene muchas nuevas aplicaciones potenciales, su uso en las ciencias biológicas está limitado por ciertos obstáculos que deben eliminarse con mayor frecuencia antes de su uso. La aplicación de la nanotecnología in vivo todavía plantea preocupaciones sobre su influencia a corto y largo plazo en el cuerpo. Debido al pequeño número de partículas en los tratamientos, estas partículas pueden eludir completamente el sistema inmunológico, sortear obstáculos naturales y acumularse en tejidos específicos, lo que ocasionalmente puede dar lugar a una masa que el cuerpo no puede percibir fácilmente.
10. Conclusión
La revolución de la atención sanitaria está impulsada por la nanotecnología, que hace hincapié en la gestión preventiva de la salud de la población. La nanotecnología ayuda a resolver el problema de la administración de tratamientos específicos, reduce el peligro de efectos secundarios y maximiza la eficacia terapéutica. Esta tecnología es adecuada para identificar, tratar y realizar terapias genéticas contra el cáncer. La nanomedicina es el uso más prometedor de la nanorrobótica . Sus aplicaciones abarcan varios campos, como la creación de vacunas, la administración de medicamentos, equipos portátiles, equipos de diagnóstico y obtención de imágenes y productos antimicrobianos. Se prevé que el desarrollo de medicamentos más eficaces, dispositivos mejorados y la detección temprana de diversas enfermedades conduzcan a la nanomedicina. La combinación de medicamentos estándar contra el cáncer con tecnologías a nanoescala puede atravesar intactos y circular dentro del cerebro. Esta tecnología ofrece enormes mercados potenciales y beneficios, clases completas de medicamentos actuales. La nanomedicina se produce mediante una mezcla crítica de manganeso y citrato utilizando técnicas nanotecnológicas. Es posible desarrollar mecanismos personalizados para la administración de medicamentos, nuevos métodos de diagnóstico y dispositivos médicos a nanoescala.
