Nanotecnologıa: ¿Mejorando las Pruebas

Q&A
Clinical Chemistry 56:9
1384–1390 (2010)
1
Paolo Fortina and Larry J. Kricka2
Nanotecnologı́a:
¿Mejorando las Pruebas Clı́nicas?
El laboratorio clı́nico de hoy en dı́a ha evolucionado en
respuesta a las demandas de los médicos y la necesidad
de adoptar un flujo constante de nuevas tecnologı́as.
Entre las innovaciones tecnológicas que han tenido
gran impacto están la computación y la informática,
automatización, métodos analı́ticos basados en anticuerpos, técnicas de secuenciación y prueba de ácido nucléico, tecnologı́a de sensor y luminiscencia, tales como
quimioluminiscencia y fluorescencia. El panorama
cambiante del cuidado de la salud proporciona un continuo estı́mulo para la evolución de las pruebas clı́nicas,
tanto en laboratorios centrales como el punto de cuidado. El progreso en miniaturización ha creado dispositivos con caracterı́sticas de tamaño micrométrico
diseñadas para realizar arreglos de ensayos y que integran todos los pasos en un ensayo en un pequeño dispositivo, el llamado “lab en un chip”. El siguiente paso
en la miniaturización es el descenso de la escala de micrómetro a la escala de nanómetro y la explotación de
nanotecnologı́a, nano estructuras en el intervalo de 1 a
100nm. La nanotecnologı́a es actualmente un área de
mayor investigación y desarrollo. Muchas aplicaciones de
materiales reducidos de tamaño (e.g., nanopartı́culas)
han emergido en diagnósticos in vitro, imagenologı́a y
terapéutica. Junto con muchos tipos de nuevos desarrollos, la llegada de las nanotecnologı́as ha sido anunciada en una campaña considerable sobre su potencial
y promesas futuras, pero estas altas expectativas han
sido moderadas por referencias sobre la seguridad de la
tecnologı́a (1 ). Esta nueva área tecnológica tiene
múltiples facetas y ya ha encontrado aplicaciones extensas en ⬎ de 1000 productos de consumo (http://
sis.nlm.nih.gov/enviro/nanotechnology.html; http://
www.nanotechproject.org/inventories/consumer/).
En las pruebas clı́nicas hay dos áreas de explotación que
han emergido y el uso de materiales a nanoescala como
reactivos (e.g., agentes terapéuticos y etiquetas de
nanopartı́culas) (2, 3 ) y el desarrollo de dispositivos a
nanoescala (e.g., nanoporos) (4 ). El más actual es un
prospecto distante y la mayorı́a del trabajo se ha centrado en la aplicación anterior.
Recibido para publicación: Junio 16 de 2010. Aceptado para publicaciñon Junio
17 de 2010.
1
Paolo Fortina, Departmento de Biologı́a de Cancer, Kimmel Cancer Center,
Thomas Jefferson University, Jefferson Medical College, Philadelphia, PA.
2
Larry J. Kricka, Departamento de Patologı́a y Medicina del Laboratorio, Univer-
1384
En este Q&A, Dawn Bonnell, Amit Kulkarni, Joseph
Wang, Yuri Miyahara y David Ure; expertos en el
campo de la nanotecnologı́a, responden preguntas sobre la situación actual de nanotecnologı́a.
Diagnósticos in Vitro
¿Qué ventajas ven ustedes para las etiquetas de
nanopartı́culas en las tecnologı́as de inmuno diagnóstico y ácido nucleico?
Dawn Bonnell3: Existen
varias nanotecnologı́as
que compiten por el Reto
X en la arena de secuenciación del DNA. Como
ejemplos de esto tenemos
las reacciones de aislamiento de polimerasa en
guı́as de onda en modo
cero, espiral de DNA a
través de nanoporos y
etiquetado del cordón
con fibras ópticas de múltiples facetas. Las demostraciones y prototipos son evidencia convincente de que
esto objetivo será logrado en cierto nivel en poco
tiempo.
Amit Kulkarni4: Las técnicas basadas en nanomateriales prometen ser
facilitadores de una variedad de ensayos de diagnóstico in vitro, en
donde el objetivo general
es la detección de enfermedad tan pronto como sea posible para el alcance de
la simple detección de células defectuosas o baja abundancia de biomarcadores capaces de predecir la presencia de enfermedad. La ventaja clave de marcadores
de nanopartı́culas es la sensibilidad, cuantificación de
ésta para la detección rápida y precisión de los biomarcadores presentes en concentraciones muy bajas. La alta
sidad de Pensylvania, Philadelphia, PA.
Dawn Bonnell, Profesor del Departamento de Materiales, Ciencia y Diseño,
Universidad de Pennsylvania, Philadelphia, PA.
4
Amit Kulkarni, Gerente del Laboratorio de Nanotecnologı́a Quı́mica, General
Electric Company, Niskayuna, NY.
3
Q&A
sensibilidad puede ayudar para que los ensayos sean más
rápidos, flexibles y que requieran pequeñas cantidades de
objetivos de biomarcadores, ası́ resultando en reducción
de costos. Las etiquetas de nanopartı́culas, si la ingenierı́a
de superficie es correcta, pueden también mostrar una
separación superior y la unión no especı́fica comparada
con el estado de las tecnologı́as artı́sticas. Como ejemplo
de etiquetas que pueden proporcionar nuevas plataformas de inmunoensayos múltiples con el potencial para la
integración en las matrices de proteı́nas de alto rendimiento y el diagnóstico clı́nico, encontramos las
nanopartı́culas de oro, puntos cuánticos, nanopartı́culas
magnéticas y nanotubos de carbón.
tras, por tanto reducen el costo asociado con el reactivo y
el tiempo de análisis.
Joseph Wang5: Los nanomateriales, tales como
nanopartı́culas, nanoredes
y nanotubos son una gran
promesa para tener mejor
impacto en el campo del diagnóstico médico. Por
ejemplo, ciertos nanomateriales permiten el diseño de
bioensayos múltiples para
mediciones simultáneas de
gran cantidad de marcadores de enfermedad. Tal capacidad refleja el hecho de que los tamaños, formas y composición de nanopartı́culas de metal y puntos cuánticos
puedensersistemáticamenteadaptadosparaproducirmateriales con propiedades especı́ficas de absorción, emisión y
dispersión de luz.
La nanotecnologı́a también ofrece oportunidades
únicas para diseñar bioensayos ultrasensibles de
proteı́nas y ácidos nucleicos (5 ). Numerosos estudios
han demostrado el gran potencial de las nanopartı́culas
bio-conjugadas como etiquetas (marcadores) para la
transducción amplificada de eventos biomoleculares
de reconocimiento. La notable sensibilidad de los
nanomateriales basada en protocolos de detección abre
la posibilidad de detectar concentraciones ultratrazas
de analitos objetivo que no pueden ser medidas por
métodos convencionales.
Finalmente, los instrumentos basados en
nanotecnologı́a sostienen el potencial de aplicaciones en
el punto de cuidado en donde los ensayos podrı́an ser
conducidos por médicos de primer nivel en su oficina o
por el paciente en su casa. Adicionalmente, estos sistemas
requieren de volúmenes mucho más pequeños de mues-
David Ure7: La ventaja
obvia es la gran sensibilidad de los ensayos. Mientras hay una tendencia
creciente a través de
plataformas libres de etiquetas, los métodos etiquetados permanecen en
la ruta más poderosa hacia el descubrimiento de biomarcadores ultrasensibles,
validación y uso clı́nico y mientras los métodos de etiquetado existentes se acercan a los requerimientos de
sensibilidad, muchos ensayos de inmunodiagnóstico,
son una puerta de entrada a nuevos estudios de biomarcadores de baja abundancia que podrán llevar a
aplicaciones diagnósticas con mejor impacto social y
comercial.
Yuri Miyahara6: La estabilidad a largo plazo de
nanopartı́culas es una de las
ventajas más importantes
de éstas. La brillantez y agudeza del ancho de banda
son también buenos puntos, si las nanopartı́culas
son diseñadas y fabricadas
propiamente.
¿Podrá hacer la nanotectologı́a que la secuencia de
DNA sea más rápida, económica y fácil?
Amit Kulkarni: Los beneficios mencionados anteriormente por lo general aplican para la secuencia de DNA.
La nanopartı́culas de oro etiquetadas con pequeños
segmentos de DNA pueden ser usadas para la detección
de secuencia genética en una muestra. Ha habido
avances recientes basados en dispositivos de nanoporo
que proporcionan la detección de una sola molécula y
sus capacidades analı́ticas para manejar moléculas por
electroforesis en solución a través de poros a nanoescala. El nanoporo proporciona un espacio altamente
confinado cerca de los polı́meros del ácido nucleico
que pueden ser analizados en una forma de alto rendimiento. Se ha mostrado que una sola cadena de DNA o
RNA genómicos puede ser identificada y caracterizada
sin amplificación, una capacidad analı́tica única que
5
Joseph Wang, Profesor del Departamento de Nanoingenierı́a de la Universidad
de California en San Diego, La Jolla, CA.
6
Yuri Miyahara, Directora de Gestión, Centro de Biomateriales, Instituto Nacional
7
de Ciencias Materiales Science, Tsukuba, Japan.
David Ure, Director de Gestión, Inanovate Ltd., Birmingham, UK.
Clinical Chemistry 56:9 (2010) 1385
Q&A
lleva a que la secuenciación de DNA económica y rápida sea una posibilidad. Por supuesto, son necesarios
posteriores esfuerzos de investigación y desarrollo para
convertir esta tecnologı́a en una realidad.
Joseph Wang: Los avances nanotecnológicos basados en
microscopios de sonda y sistemas de nanoporo de una
sola molécula representan nuevos enfoques atractivos
para la secuencia rápida y de bajo costo de DNA. Por
ejemplo, los esfuerzos en el Instituto de Biodiseño de la
Universidad del Estado de Arizona y la Universidad de
California (IRVINE) se basan en nanotecnologı́a, particularmente en efecto de túnel y microscopios de fuerza
atómica, para leer élices de DNA. Eventualmente, ésta y
las actividades de investigación relacionadas con
nanotecnologı́a genómica pueden hacer de la secuencia
genómica una herramienta de diagnóstico de rutina en la
atención médica. Esto es particularmente atractivo para
medicina personalizada posterior. Por ejemplo, dicho
punto de atención de la secuencia de DNA podrı́a proporcionar a los médicos de más recursos para predecir enfermedad y para personalizar los medicamentos recetados.
Yuri Miyahara: Los sitios o cámaras de integración a
larga escala de reacción bioquı́mica son una de las más
grandes ventajas para la tecnologı́a. También, podemos
acceder a moléculas biológicas unitarias más fácilmente
con el uso de nanoestructuras tales como nanopilares,
nanogaps, nanoredes, nanoporos, nanopartı́culas y
demás. Estas caracterı́sticas de la nanotecnologı́a
podrı́a permitirnos darnos cuenta de su alto rendimiento para la detección de drogas, secuencia de alto
rendimiento del DNA por procesamiento paralelo de
reacciones bioquı́micas y detección de biomoléculas de
alta sensibilidad o aún las únicas. Por tanto, podrı́a ser
posible la detección temprana de la enfermedad o personalizar la medicación. Otro aspecto para la
nanotecnologı́a es que los sistemas analı́ticos podrán
ser miniaturizados por sensores integradores, tubos,
válvulas y circuitos de procesamiento de señal. Ası́,
podemos localizar el sistema analı́tico más cerca del
paciente. El tratamiento y diagnóstico altamente avanzados pueden proporcionar a los pacientes, no solamente en larga hospitalización, sino también en
clı́nicas, a las oficinas de los médicos y aún a los pacientes en su casa, por lo tanto seguir avanzando en el
campo de sistemas de telemedicina.
David Ure: Si la nanotecnologı́a puede lograr la
secuenciación de DNA más rápida, barata y fácil. La
capacidad técnica de los dispositivos en nanoescala
podrá mejorar inevitablemente el procesamiento de
costos y velocidad para materiales biológicos, ası́ como
facilitar la detección más rápida. Últimamente, los dispositivos integrados “lab en un chip” podrán incorpo1386 Clinical Chemistry 56:9 (2010)
rar numerososo elementos de “nanotecnologı́a”. Por
ejemplo, la vı́a para reducir costos y rapidez, simplificando el procedimiento inevitablemente podremos
cruzar caminos con el circuito a nanoescala y los
nanofluı́dos.
Imagenologı́a
¿Qué es lo que ven ustedes como las ventajas más
importantes de los agentes de nanoimagenologı́a? Y
¿Cuáles barreras visualizan ustedes para la
implementación?
Dawn Bonnell: En general, hay dos ventajas en los
agentes de nanoimagenologı́a: mejor desempeño o
funcionalidad incrementada/diferente. Los puntos
cuánticos son un ejemplo de la primera forma en que
ellos pueden proporcionar tiempo de vida más largo
que los análogos orgánicos de imagenologı́a óptica. Las
partı́culas ferromagnéticas son un ejemplo de lo último
en el campo del magnetismo que puede ser usado para
aislar y/o identificar.
Amit Kulkarni: La mayorı́a de los agentes de contraste
de resonancia magnética y rayos X actuales son excelentes en proporcionar información analı́tica, de estructuras y caracterı́sticas presentes en el cuerpo. Mientras nosotros vamos hacia un modelo de cuidado de la
salud en donde queremos diagnosticar una enfermedad de manera temprana, algunas veces aún antes
de que existan los sı́ntomas, existe la necesidad de tener
agentes de detección para proporcionar no solo información anatómica sino también información funcional, sobre los procesos biológicos que suceden en el
cuerpo en el nivel celular o molecular. Mientras algunos agentes radio farmacéuticos permiten la
imagenologı́a funcional usando técnicas nucleares de
imagenologı́a, los agentes de imagenologı́a de
nanopartı́culas tienen el potencial para hacer lo mismo
en las modalidades de resonancia magnética, rayos X y
tomografı́a computarizada.
Un agente de imagenologı́a de nanopartı́culas
puede embalar varios cientos de átomos de la fracción
de la señal y tiene una alta sensibilidad significativa
comparada con agentes de imagenologı́a de pequeñas
moléculas. Mientras los agentes de pequeñas moléculas
escapan de los vasos sanguı́neos al espacio extravascular,
los agentes de nanopartı́culas tienden a permanecer intravasculares (o en la reserva de sangre), lo que permite la
determinación de ciertos parámetros hemodinámicos
importantes para la comprensión fisiológica de la enfermedad. De manera más importante, el tamaño y la superficie de la naturaleza de las nanopartı́culas pueden ser diseñados para obtener la conducta más favorable in vivo. Por
ejemplo, los agentes pueden ser adaptados para permanecer visibles en el torrente sanguı́neo el tiempo suficiente
Q&A
para que los médicos puedan identificar la enfermedad
más efectivamente. Las nanopartı́culas pueden permitir la
fijación de biomarcadores especı́ficos de vectores que
pueden ser enfocados a las partes enfermas en el cuerpo.
La posibilidad de ver y fijar una enfermedad en el nivel
celular o molecular podrı́a promover la detección de
cáncer y enfermedades cardiacas en un estado mucho más
temprano. Estos agentes podrı́an también ser usados para
monitorear de manera más precisa la efectividad del
tratamiento.
La única diferencia entre las nanoparticulas y los
agentes de imagenologı́a de pequeñas partı́culas es que
éstas proveen el beneficio mencionado anteriormente.
Sin embargo, dado que esas nanopartı́culas son una nueva
clase de compuestos, tienen ciertos retos. La reproductibilidad y repetibilidad en la elaboración de estos materiales a
bajo costo es absolutamente esencial para la realización
comercial de estos agentes. Se requiere de una consideración reflexiva para desarrollar las herramientas correctas y las técnicas para completar la caracterización de los
nanomateriales. La seguridad es el aspecto más importante en el desarrollo de cualquier material inyectable.
Con los modelos de ensayos correctos de biocompatibilidad in vitro e in vivo, es esencial identificar y caracterizar
parámetros crı́ticos relacionados con los perfiles de la absorción, distribución, metabolismo, excreción y toxicidad
de los agentes nanoimagenologı́a. Mientras estos retos
generalmente aplican a través de la mayorı́a de las
nanopartı́culas, yo podrı́a aclarar que cada nanopartı́cula
es única y debe ser tratada en una base caso por caso.
Joseph Wang: La nanotecnologı́a ofrece una considerable promesa para el diseño de agentes de contraste
usados para resaltar diferentes tejidos en el cuerpo o
para ayudar a distinguir entre un tejido sano o enfermo. Los avances recientes en nanotecnologı́a han
permitido mejorar ampliamente las herramientas para
la imagenologı́a y los agentes de contraste para alcanzar
los objetivos finales en la detección de enfermedades lo
más temprano posible (eventualmente al nivel de una
sola célula) y monitorear la efectividad de la terapia.
Dicha capacidad de imagenologı́a se combina generalmente con una liberación de drogas usando nanomateriales multifuncionales (tal como nanocápsulas coreshell). Sin embargo, algunos de estos agentes
demostraron retención prolongada en el tejido y/o
contenido de metales pesados, ambas circunstancias
incrementan el riesgo de toxicidad.
Yuri Miyahara: El etiquetado múltiple de tejidos y la
imagenologı́a simultánea de la distribución espacial de
biomoléculas especı́ficas son importantes ventajas para
la nanoimagenologı́a. También los agentes
nanoimagenologı́a sensibles a la luz infrarroja cercana
son muy útiles para la imagenologı́a no invasiva del
tejido localizado muy dentro de los sistemas biológicos
tales como el páncreas, hı́gado, riñón y otros más. Sin
embargo los asuntos de seguridad tales como la citotoxicidad tienen que ser considerados.
David Ure: La sensibilidad mejorada y una menor alteración biológica son las dos ventajas principales que yo veo
en los agentes para nanoimagenologı́a. La mejora en la
sensibilidad, con su beneficio, puede ser limitado para
el nicho de mercados, como plataformas existentes de
imagenologı́a que pueden resultar competentes para
muchas aplicaciones. Sin embargo, la habilidad para
que los agentes de nanoimagenologı́a interactúen con
la molécula biológica de manera que altere lo menos
posible en comparación con los agentes existentes
podrı́a ofrecer beneficios más profundos al proporcionar técnicas más precisas, que perturben menos y sean
menos invasivas.
¿Los agentes de nanoimagenologı́a podrán desplazar
los existentes para la imagenologı́a?
Amit Kulkarni: No necesariamente. Los agentes para
imagenologı́a de pequeñas moléculas que existen han
tenido éxito y son seguros de usar desde las dos décadas
pasadas, para varias indicaciones clı́nicas. Los agentes
actuales son excelentes en proporcionar información
anatómica con buena resolución espacial y temporal.
Los agentes de nanoimagen prometen proporcionar
información en relación con la fisiologı́a y funcionamiento, lo que cuando se empata con la información
anatómica, podrá permitir un diagnóstico más preciso
de la enfermedad. Los agentes de nanoimagen también
tienen el potencial de abrir el nicho de áreas que han
sido inexploradas en la actualidad.
Joseph Wang: Si, ciertas nanopartı́culas ofrecen algunas ventajas únicas como la mejora en la imagen y
podrá eventualmente, reemplazar agentes existentes de
imagenologı́a. Dichos nuevos agentes de nanoimagen
sostienen grandes promesas para una detección sensible y precisa de cáncer en una etapa temprana. Aún
cuando, las aplicaciones de rutina de imagenologı́a
podrı́an requerir la investigación de efectos potencialmente adversos por dichos agentes y sus propiedades
para clarificación.
David Ure: En aplicaciones en las que los actuales agentes
de imagenologı́a tienen utilidad limitada, si. Sin embargo,
la utilidad agregada inicialmente ofrecida por los agentes
de nanoimagen es probable que sea más efectiva en resultados que en costos. En consecuencia, es probable que las
aplicaciones iniciales sean más limitadas para surgir nuevas aplicaciones que los actuales agentes de imagenologı́a
no pueden aplicar. Sin embargo, en tanto que la
tecnologı́a progresa, algunos de los agentes de nanoimaClinical Chemistry 56:9 (2010) 1387
Q&A
gen tienen el potencial para ofrecer un significativo
ahorro en costos una vez que los procedimientos de producción para estos materiales mejore. Tal como esta
tecnologı́a madura, yo podrı́a anticipar la nueva clase de
agentes de imagenologı́a que sustituirán a los existentes en
costo y resultados.
Terapia
¿Cómo podrá contribuir la nanotecnologı́a para
lograr los avances en terapia y cuáles enfermedades
podrı́an ser más beneficiados?
Dawn Bonnell: Algunas de las “frutas maduras” de
mayor impacto en nanotecnologı́a están en el área de
terapia especı́fica. Las estrategias usando partı́culas
plasmónicas y la administración de fármacos son dos
ejemplos que avanzan en la implementación. El desarrollo de “Células artificiales” también existe. Algunos
de los primeros impactos será en el tratamiento de tumores cancerosos.
Amit Kulkarni: Para aplicaciones terapéuticas, las
nanopartı́culas tienen el potencial de ser muy efectivas
como agentes de administración de drogas. Las
nanopartı́culas pueden mejorar la biodisponibilidad y
farmacoquinesis de la terapia. Las drogas de pequeñas
moléculas que sufren desde la baja solubilidad pueden
ser cargadas en una nanopartı́cula, lo que entonces
pueden ser adaptadas para apuntar sitios especı́ficos de
la enfermedad en el cuerpo. El agente terapéutico de
nanopartı́culas también puede ser diseñado para controlar la liberación de fármacos sobre largos periodos
de tiempo. El cáncer es una enfermedad que puede ser
beneficiarse más con la terapia basada en nanotecnololgı́a.
Actualmente hay un par de nanoquimio-terapias en la
clı́nica y varias más están en desarrollo.
Joseph Wang: El campo de la nanomedicina puede
cambiar dramáticamente la forma en que varias enfermedades son detectadas y tratadas. Los nanotransportadores pueden ser usados para llevar las drogas directamente a las áreas enfermas del cuerpo, y ası́
minimizar la exposición del tejido sano mientras se incrementa la acumulación de la droga en el área del tumor. Esto podrı́a reducir la dosis necesaria para el
tratamiento y el daño causado al tejido sano con medicamentos poderosos. Para intensificar la aplicación de
nanopartı́culas en la terapia de la enfermedad, es importante que los sistemas sean estables, seguros, biocompatibles, capases de ser funcionales y dirigidos a
sitios objetivo especı́ficos en el cuerpo después de la
administración en el sistema. La nanomedicina está
por tanto, a punto de tener una importante transición
de la investigación y comercialización básica a la
translacional. Ası́, el progreso hacia los ensayos clı́nicos
1388 Clinical Chemistry 56:9 (2010)
de nanotransportadores especı́ficos dependerá en la llegada de estudios de eficacia y toxicologı́a, que proporcionarán la asesorı́a necesaria sobre riesgo-beneficio de
dichos nanomateriales.
Yuri Miyahara: Los sistemas de distribución de drogas
para cáncer podrı́an ser más prometedores en términos
de los requerimientos de la sociedad.
David Ure: Mi enfoque está dirigido a desarrollar soluciones para el diagnóstico de cáncer, y el núcleo de la
plataforma de nuestra tecnologı́a integra numerosos
elementos “nanotec”. Para este fin, puedo decir con
certeza que el tratamiento de la mayorı́a de las formas
de cáncer podrá beneficiarse sustancialmente de la
nanotecnologı́a. Desde mi perspectiva, esto podrá llevarnos en parte a soluciones diagnósticas mejoradas
(respaldado por la nanotecnologı́a de dispositivos
basados en la entrega de una mayor sensibilidad, precisión y accesibilidad). En cáncer, el diagnóstico mejorado lleva directamente a una terapia mejorada, con un
diagnóstico temprano y más preciso, permitiendo administrar terapias más especı́ficas y mejoradas. Ultimadamente, veo el enfoque en el tratamiento de cáncer
dirigiéndose lejos del diagnóstico en la última etapa,
caro y un tratamiento gravoso socialmente a un diagnóstico en la etapa temprana y menos invasivo con
terapias de bajo impacto.
General
¿Está justificada la preocupación pública acerca de
la seguridad de las estructuras nanométricas, tales
como nanopartı́culas y nanotubos?
Dawn Bonnell: Existe cierta preocupación racional y
puede ser o está siendo aplicada actualmente. Ası́ como
cualquier quı́mico o farmacéutico, debe determinarse
la seguridad y las estructuras regulatorias están en
camino. La exposición a riesgos laborales deberá ser
considerada cuando se desarrollan nuevos procesos de
manufactura y el Instituto Nacional de Seguridad Ocupacional y Salud (NIOSH) ha establecido directrices
para el manejo de nanopartı́culas.
Existen riesgos en el estudio de toxicologı́a e impacto ambiental de las nanoestructuras que están centradas en la falta de herramientas de medición y materiales estándar. En tanto que estos cambios son
conducidos los estudios proporcionarán nuevas directrices.
Algunas preocupaciones públicas son informadas
por malentendidos fundamentales respecto a la ciencia.
Estos podrı́an ser dirigidos con difusión de información.
Amit Kulkarni: La nanotecnologı́a relacionada con investigación ambiental, en salud y seguridad es un com-
Q&A
ponente esencial del desarrollo de nanomateriales para
varias aplicaciones. Es necesario entender el
mecanismo de la interacción biológica con los nanomateriales y desarrollar ampliamente herramientas
útiles y pruebas para caracterizar nanomateriales en
diferentes ambientes. Los estudios de seguridad necesitan suceder a través del ciclo de vida del nanomaterial,
durante la búsqueda y desarrollo, manufactura, uso
por parte del consumidor y finalmente, durante la
eliminación o reciclaje de los nanomateriales. Estos estudios necesitan realizarse en base a un caso por caso ya
que cada nanomaterial es único. Para cada nanomaterial se requieren conclusiones precisas que puedan ser
usados solo con base en estudios realizados usando métodos cientı́ficos sólidos ampliamente aceptados.es
necesario algún nivel de estandarización de dichas
pruebas para tener una orientación precisa de seguridad del nanomaterial.
Joseph Wang: La seguridad de materiales a nanoescala usados para aplicaciones médicas in vivo de éstos, tales como imagenologı́a y terapia, es obviamente de la mejor preocupación. El tamaño ultra
pequeño y las propiedades únicas de los nanomateriales ha llevado al incremento de la inquietud sobres
su potencial toxicidad. Los perfiles toxicológicos y
posibles efectos adversos de dichos materiales están
siendo explorados actualmente por muchos laboratorios alrededor del mundo. Al establecer el balance
de riesgo-beneficio para los nanomateriales usados
para terapia o imagenologı́a podrá finalmente su
destino clı́nico.
Yuri Miyahara: Los asuntos de seguridad son una
preocupación pública importante. Hemos demostrado la seguridad de las nanoestructuras antes de
la aplicación médica. Es alentador, sin embargo, que
ya se ha demostrado que algunas nanoestructuras
son aplicables como gentes de administración de
drogas.
David Ure: La salud y seguridad deberı́an ser siempre
de la mayor prioridad con cualquier nueva tecnologı́a.
En consecuencia, no es correcto rechazar la preocupación pública. Sin embargo, es fácil exagerar el riesgo
de la “nanotecnologı́a” y dicha exageración es generalmente atestada de escenarios de ciencia ficción basados
en el dı́a del juicio final. La realidad es que dicha
búsqueda al interior de la nanotecnologı́a necesita ser
adherida a los protocolos estrictos de salud y seguridad
de toda nueva ciencia y la industria deberá estar vigilante en su implementación de regulaciones y controles.
Tabla 1. El ciclo Gartner de propaganda
Fase 1 Tecnologı́a de activación: La primera fase de un ciclo
de propaganda es la tecnologı́a de activación,
avance, lanzamiento del producto u otro evento, que
genera significado e interés en la prensa.
Fase 2 Pico de expectativas exageradas: En la siguiente
fase, suele generarse un frenesı́ de publicidad con
sobreentusiasmo y expectativas no realistas. Puede
haber algunas aplicaciones exitosas de una
tecnologı́a pero generalmente hay más fallas.
Fase 3 A través de la desilusión: Las tecnologı́as entran a
través de la desilusión debido a que fallan en
alcanzar las expectativas y rápidamente se
encuentran fuera de moda. En consecuencia, la
prensa por lo general abandona el tópico y la
tecnologı́a.
Fase 4 Pendiente de la ilustración: Aunque la prensa puede
haber dejado de cubrir la tecnologı́a, algunos
negocios continúan a través de iluminación y la
experimentación para entender los beneficios y
aplicaciones prácticas de la tecnologı́a.
Fase 5 La mesa de la productividad: Una tecnologı́a busca
la base de productividad ası́ como sus beneficios
ampliamente demostrados y aceptados. La
tecnologı́a se vuelve cada vez más estable e
involucra una segunda y tercera generación. La
altura final de esa base varı́a considerando si la
tecnologı́a puede ser ampliamente aplicable o
beneficia solo a un área de mercado.
¿En donde colocarı́an (a) el diagnóstico basado en
nanotecnologı́a, (b) agentes de nanoimagen, y (c)
agentes nanoterapéuticos en la 5a fase del ciclo de
propaganda Gartner (Tabla 1)?
Dawn Bonnell: La nanotecnologı́a, como un todo, ha
pasado un pico de publicidad que lleva a expectativas
exageradas, pero yo no veo desilusión. Hay un incremento de atención a efectos toxicológicos y ambientales, tales como, desde la mejor parte, desarrollo racional y positivo, pero dicha atención no se muestra
considerablemente, talvés esperando por aquellos comerciales exitosos o talvés debido a la recesión. Habiendo dicho esto, la nanotecnologı́a no es sencilla o aún
un sector único. Es un descriptor de habilitar
tecnologı́as que cruzan sectores, dando un rango desde
la energı́a hasta las comunicaciones y hasta la medicina.
Sobreimpuestas en cualquier consideración son las
trayectorias más relevantes de tecnologı́as especı́ficas,
tales como secuenciación de DNA y detección de la
administración de droga.
Joseph Wang: En mi opinion la nanoimagen y la nanoterapia aún están en fase 2 en el ciclo de Gartner, mientras que los nanodiagnósticos están en la fase 4.
Yuri Miyahara: Los diagnósticos basados en
nanotecnologı́a podrı́an estar en el pensamiento de una
fase de desilusión y yo podrı́a colocar agentes de nanoClinical Chemistry 56:9 (2010) 1389
Q&A
imágen y de nanoterapéutica en la inclinación de la fase
de la ilustración.
David Ure: Yo podrı́a establecer el nacimiento de la
nanotecnologı́a basada en un diagnóstico y agentes de
nanoimagen en la cuesta y agentes nanoterapéuticos en
la fase de tecnologı́a y pico de expectativas infladas.
(Fases 1/2).
Contribuciones de los autores: Todos los autores confirmaron que
contribuyeron al contenido intelectual de este documento y alcanzaron
los siguientes requerimientos: a) contribuciones significativas en la concepción y diseño, adquisición o el análisis e interpretación de datos; b)
elaboración revisión del contenido intelectual del artı́culo y c) aprobación final del artı́culo publicado.
Declaración de potenciales conflictos de interés de los autores: Al
presentar el manuscrito, todos los autores llenaron la forma de Declaración de potenciales conflictos de interés de los autores: Posibles
conflictos de Interés:
Empleo o liderazgo: D. Bonnell, International Technology Corporation; D. Ure, Inanovate, Inc.
Función de consultor o asesor: No se declara.
Propiedad del archivo: D. Ure, Inanovate, Inc.
Honorarios: D.B. No se declara.
Fondo de investigación: No se declara.
Testimonio de los expertos: No se declara.
Función del patrocinador: Las organizaciones que aportaron los
fondos no desempeñaron ningún papel en el diseño del estudio, elección de los pacientes enrolados, revisión e interpretación de los datos,
o en la preparación o aprobación del manuscrito.
Previously published online at DOI: 10.1373/clinchem.2009.138750
Referencias
1. Kommareddy S, Amiji M. Biodistribution and pharmacokinetic analysis of long-circulating thiolated
gelatin nanoparticles following systemic administration in breast cancer-bearing mice. J Pharm Sci
2007; 96:397– 407.
2. Wang J, Sui M, Fan W. Nanoparticles for tumor
1390 Clinical Chemistry 56:9 (2010)
targeted therapies and their pharmacokinetics.
Curr Drug Metab 2010; 11:129 – 41.
3. Agasti SS, Rana S, Park MH, Kim CK, You
CC, Rotello VM. Nanoparticles for detection
and diagnosis. Adv Drug Deliv Rev 2010; 62:
316 –28.
4. Gu LQ, Shim JW. Single molecule sensing by nanopores and nanopore devices. Analyst 2010; 135:
441–51.
5. Wang J. Nanomaterial-based amplified transduction of biomolecular interactions. Small 2005;
1:1036 – 43.