Considerada como la revolución tecnológica más importante, la nanotecnología hace avances cada vez más sorprendentes, no obstante todavía queda mucho por descubrir; las aplicaciones que se le da a esta tecnología son variadas; este trabajo fue realizado con el objetivo de difundir información sobre los avances tecnológicos y su aplicación en la medicina, en particular en los desórdenes neurodegenerativos y su posible solución por nanomedicina; siendo las enfermedades neurológicas un motivo importante de atención médica en las diferentes etapas de la vida, desde los trastornos epilépticos en los menores de 15 años hasta las demencias y enfermedad vascular cerebral en los últimos años de la vida.

1. BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
PUEBLA
Facultad de Medicina
Desarrollo de Habilidades en el Uso de las Tecnologías de la
Información y la Comunicación (DHTIC)
Tarea 7: Ensayando
“Desórdenes neurodegenerativos y su posible solución por
nanotecnología”
Alumnos: José Rafael Luna Castillo
Maidianely Guzmán López
Profesor: Lillian Gaona Osorio
NRC: 21394
Otoño 2016
Puebla, Puebla

2. Índice
Introducción:
1. Nanotecnología
1.1. Historia de la nanotecnología
1.2 Nanomedicina
2. Enfermedades neurodegenerativas
2.1 Causas
2.2 Incidencias
3. Enfermedades neurodegenerativas y nanotecnología
3.1 Nanoneurociencia
3.2 Aplicación terapéutica de nanotecnología
3.2.1 Nanomateriales
3.2.2 Liberación de fármacos
Conclusiones
Bibliografía.

3. Resumen
Considerada como la revolución tecnológica más importante, la nanotecnología
hace avances cada vez más sorprendentes, no obstante todavía queda mucho por
descubrir; las aplicaciones que se le da a esta tecnología son variadas; este
trabajo fue realizado con el objetivo de difundir información sobre los avances
tecnológicos y su aplicación en la medicina, en particular en los desórdenes
neurodegenerativos y su posible solución por nanomedicina; siendo las
enfermedades neurológicas un motivo importante de atención médica en las
diferentes etapas de la vida, desde los trastornos epilépticos en los menores de 15
años hasta las demencias y enfermedad vascular cerebral en los últimos años de
la vida.
Palabras clave: Nanotecnología, Medicina, Nanomedicina, desordenes
neurodegenerativos.

4. Introducción
Mucho se ha escrito sobre la nanotecnología en los últimos años, sobre todo en lo
relacionado a su revolucionario significado para la ciencia y sus aplicaciones.
La presentación de este tema es de gran relevancia debido a que cada día
estamos más involucrados con la tecnología y esta tiene gran influencia con la
medicina debido a que esta nos brinda una ayuda para prevenir enfermedades,
así como para la detención temprana de estas y por lo tanto un tratamiento
temprano y adecuado.
En la primera parte del documento en presentaremos el concepto de la
nanotecnología, así como sus generalidades y su historia. En la segunda parte
haremos mención de algunas enfermedades neurodegenerativas y su incidencia
en México y por último la aplicación de la nanotecnología en el área de la medicina
haciendo énfasis en la posible solución de Desórdenes neurodegenerativos
haciendo uso de la nanomedicina.

5. 1. NANOTECNOLOGÍA
Existe diferentes conceptos sobre nanotecnología; la Iniciativa Nacional de
Nanotecnología (INN) la define como un campo de las ciencias aplicadas dedicado
al estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y utilización de materiales,
dispositivos y sistemas, los cuales dan paso a la exploración de fenómenos e
interacción de las propiedades de la materia a niveles celulares y moleculares, en
dimensiones que se encuentran en el intervalo de 1 a 100 nanómetros, mientras
que La National Institutes of Health(NIH) de los Estados Unidos definen la
nanotecnología como “la creación de materiales funcionales, dispositivos y
sistemas mediante el control de la materia en una escala de 100 nanómetros, y la
explotación de las nuevas propiedades y fenómenos en dicha escala”.
Nano es un prefijo proveniente del vocablo griego "nannos" que significa diminuto,
enano, pequeño. Este prefijo se utiliza en el sistema internacional (S.I.) de
unidades para indicar un factor de 10"9 (es decir, multiplicar algo por 0.000000001,
o la mil millonésima parte de algo).
1.1. Historia de la nanotecnología
El término “Nanotecnología” fue acuñado por el japonés N. Taniguchi en 1974
para describir el conjunto de técnicas necesarias para fabricar objetos o
dispositivos con una precisión del orden de 1 nanómetro y fue en 1959 el físico
norteamericano Richard Feynman (premio Nobel de Física en 1965) expuso su
histórica conferencia llamada “Hay mucho sitio al fondo” (presentada en un
Congreso de la Sociedad Americana de Física en el Instituto Tecnológico de
California) en donde describió el proceso por el medio del cual se podrían
desarrollar habilidades para manipular átomos y moléculas individuales por medio
de dispositivos a escalas nanométricas. Su conferencia no obtuvo el interés de la
comunidad científica hasta mediados de 1981 con la invención del microscopio de
efecto túnel.
En 1986 Erick Drexler publicó el libro Motores de la creación que trata sobre las
promesas y potenciales de la nanotecnología. Drexler vislumbró en la

6. nanotecnología molecular una nueva disciplina que facilitaría la elaboración de
productos de lo pequeño a lo grande con un control preciso a nivel molecular. Esta
tecnología permitiría insertar cada molécula en su sitio específico, de manera que
el proceso de fabricación sería limpio, eficiente y altamente productivo
En el físico alemán Feynman encontramos al germen de la idea del ensamblador,
un concepto elaborado después por Eric Drexler. El ensamblador es una máquina
ensambladura universal a nano escala, capaz no sólo de confeccionar los
materiales nano-estructurados, sino también de hacer copias de sí mismo así
como también otras máquinas. El primer ensamblador sería construido
laboriosamente átomo por átomo, pero una vez que estuviera en marcha los
números evidentemente aumentarían exponencialmente, y cuando un gran
número se hará disponible, la capacidad universal de manufactura, y la nano-era,
verdaderamente habrá llegado.
1.2 Nanomedicina
La European Science Foundation define la nanomedicina como la aplicación de la
nanotecnología a la medicina Estos materiales, dispositivos y sistemas tienen que
entrar dentro de la escala de 5 a 100 átomos para considerarse nanotecnología.
La nanomedicina es la aplicación de la nanotecnología a la medicina con el
propósito de controlar estructuras biológicas, con precisión molecular y atómica
por medio de dispositivos de ingeniería y nanoestructuras, con el fin de aplicarlo
en el diagnóstico, tratamiento, monitorización y el control en diversas funciones
biológicas del sistema biológico humano. Este tipo de dispositivos ayudarían a
controlar y reparar daños celulares, al igual de prevenir y diagnosticar patologías
que aún no pueden ser intervenidas por el humano. El desarrollo de productos
farmacéuticos, diagnóstico in vivo e in vitro, medicina regenerativa e implante de
dispositivos son las principales áreas de aplicación de la nanomedicina. Dentro de
la nanomedicina se producen avances como nanosistemas de liberación de
fármacos, biochips, plataformas, tecnologías, nanodispositivos de ingeniería,
nanoestructuras y biosensores para administrar medicamentos en lugares
específicos, con la posibilidad de que sean activados cuando cambien

7. determinadas constantes biológicas. Por ejemplo, los pacientes diabéticos podrían
verse favorecidos al recibir la dosis exacta de insulina, la cual estaría encapsulada
en nanopartículas de oro y sería liberada cuando aumente la concentración de
glucosa en la sangre, concentración que sería monitorizada mediante
nanosensores. También se presenta como una alternativa a la quimioterapia, el
cual ayudaría a identificar y marcar células malignas, lo cual resultaría en un
tratamiento más seguro y confiable.
2. ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS
El término “desórdenes neurodegenerativos” comprende una variedad de
condiciones que son esporádicas o genéticas y se caracterizan por la pérdida
persistente de subtipos neuronales. Los desórdenes neurológicos más comunes
son: la epilepsia y las enfermedades de Alzheimer y Parkinson, entre otras.
La enfermedad de Alzheimer se caracteriza por la alteración del aprendizaje y la
memoria. Las autopsias de tejido cerebral humano revelan atrofia cerebral grave,
lo que implica la pérdida de neuronas y la presencia de plaquetas neurológicas
extracelulares y los ovillos que se encuentran predominantemente en el lóbulo
temporal y frontal incluyendo el hipocampo. Los factores genéticos que se
presentan como mutaciones dominantes, constituyen pocos casos en
manifestaciones tempranas de enfermedad de Alzheimer.
Por su parte, la enfermedad de Parkinson se caracteriza por la degeneración de
las neuronas dopaminérgicas en el cerebro medio nifroestratial, dando como
resultado síntomas severos como hipocinesia, bradicinesia, rigidez y temblor. En
la actualidad la terapia de primer nivel para el tratamiento de la enfermedad de
Parkinson es la administración oral de antagonistas de la dopamina como la
levodopa.
Los pacientes se vuelven menos sensibles a la levodopa conforme la enfermedad
progresa y comienzan a desarrollar complicaciones motoras severas. Para
complementar el tratamiento farmacológico, se han explorado la estimulación
cerebral profunda y el trasplante de neuronas dopaminérgicas fetales, sin

8. embargo, estas aproximaciones siguen siendo incapaces de detener o compensar
la pérdida continua de neuronas dopaminérgicas
2.1 Causas
Hoy en día se desconocen las causas que provocan la pérdida neuronal en las
enfermedades neurodegenerativas. Aunque se han descrito algunos actores
genéticos o ambientales que podrían estar relacionados con alguna de estas
enfermedades, hoy en día el principal factor de riesgo para desarrollar estas
enfermedades es el incremento de la edad, por lo que es esperable que la
prevalencia de estas enfermedades crezca en un futuro próximo.
Aunque actualmente se revisan diversas hipótesis, dentro de estas, se destaca la
idea de que un mal plegamiento proteico, exacerbado por alteraciones de
proteínas claves en la función y arquitectura de las redes neuronales, da origen a
la muerte neuronal.
2.2 Incidencias
Según un informe de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los trastornos
neurológicos afectan en todo el mundo a unos mil millones de personas, 50
millones sufren epilepsia, y 24 millones padecen Alzheimer y otras demencias. Los
trastornos neurológicos afectan a personas de todos los países, sin distinción de
sexos, niveles de educación ni de ingresos.
Se estima que cada año mueren 6,8 millones de personas como consecuencia de
los trastornos neurológicos.
3. ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS Y NANOTECNOLOGÍA
La potencial aplicación de la nanotecnología en el campo de la neurociencia
puede ser de gran relevancia.
3.1 Nanoneurociencia

9. Se espera que la aplicación de los avances tecnológicos en investigaciones
neurológicas tenga un alto impacto en el desarrollo de nuevas modalidades
terapéuticas. Es probable que la nanotecnología, como el centro de la
biotecnología, desempeñe un papel significativo en este aspecto. Como ya se
mencionó, la nanotecnología emplea materiales o dispositivos diseñados con una
organización funcional muy pequeña en la escala de los nanómetros (1-100 nm)
que son capaces de interactuar con los sistemas biológicos a un nivel molecular
(Así, éstos pueden estimular, interactuar o responder a una célula o tejido blanco,
a fin de inducir una respuesta fisiológica deseada y minimizar los efectos
secundarios indeseables. Por otra parte, la nanotecnología ofrece formas para
manipular sistemas biológicos complejos con mayor selectividad y tiempo que con
las aproximaciones farmacológicas convencionales; un ejemplo lo constituye la
barrera hematoencefálica.
3.2 Aplicación terapéutica de nanotecnología
A pesar de que aún no conocemos cómo es la etiología de la enfermedad de
Parkinson en su totalidad, se sugiere que es una combinación de varios factores.
El más claro es quizás el deterioro o muerte del 80% o más de un grupo de
neuronas específicas y que se caracterizan por ser productoras de dopamina. El
resultado de tal proceso es un decremento dramático en la concentración de este
importante neurotransmisor en esa zona del tejido estriado cerebral.
Otros factores están relacionados con la exposición del paciente a sustancias
tóxicas presentes en el medio ambiente, la predisposición genética y la historia
familiar de cada paciente.
De lo último se desprende que, dada la diversidad de los patrones que intervienen
en la degeneración neural, el proceso debe entenderse como una interacción de
factores externos o medioambientales, y factores intrínsecos de los pacientes. A
partir de estos descubrimientos, y del papel predominante de la dopamina,
apareció el primer tratamiento específico para pacientes con Parkinson enfocado
al restablecimiento de los niveles normales de este neurotransmisor en el cerebro.
El principal problema en este sentido es la incapacidad de la dopamina para

10. atravesar la barrera hematoencefálica y por lo tanto poder alcanzar su sitio de
acción. Por otro lado, la molécula es altamente inestable y tiende a oxidarse muy
rápidamente a otros derivados potencialmente tóxicos que afectan directamente la
función de las proteínas circundantes. Se ha propuesto que algunas de estas
proteínas se encuentran en las mitocondrias, con lo cual hay un efecto muy nocivo
sobre la respiración mitocondrial neuronal conducente a la muerte celular.
Es por ello que para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson se utiliza un
precursor metabólico de la dopamina, la L-dihidrofenilalanina, conocida como L-
dopa que, además de ser más estable que la primera, tiene la capacidad de cruzar
la barrera hematoencefálica donde posteriormente se transforma a dopamina por
la acción de una enzima endógena, la dopa-descarboxilasa. Una vez
transformada, la dopamina se almacena en las terminales nigroestriatales desde
donde es liberada.
La levodopa es el fármaco sintomáticamente más efectivo en el tratamiento de la
enfermedad de Parkinson. Cuando se administra por vía general, el 95% es
rápidamente metabolizado por la dopadecarboxilasa, lo cual provoca, además de
efectos secundarios sistémicos (hipotensión, vómitos, taquicardias), que sólo una
mínima parte de la dosis alcance la circulación cerebral. Por esta razón se
requiere de la utilización de grandes concentraciones, además, la levodopa crea
tolerancia, con lo cual el paciente tiene que incrementar la dosis sustancialmente
para mantenerse en la ventana terapéutica. Aproximadamente, el 75% de los
pacientes tratados presentan alguna complicación tras 5 años de tratamiento
como fluctuaciones motoras on-off, discinesias o falta de respuesta.
3.2.1 Nanomateriales
Los nanomateriales, generalmente se definen como aquellos materiales con
componentes o estructuras muy pequeños (partículas, fibras o granos, tubos,
esferas) que se encuentran en un intervalo de dimensión entre 1-100 nm . Los
nanomateriales son metales, cerámicos, polímeros o compositos que poseen
nuevas propiedades debido a sus características nanométricas cuando son
comparados con los materiales convencionales. Los nanomateriales se pueden

11. dividir en tres principales categorías de acuerdo con su geometría: forma equi-
axial, una dimensión (fibras) y dos dimensiones (laminar). Algunos ejemplos de
aplicaciones típicas de estos materiales y su uso se reportan en la tabla 1:

12. 3.2.2 Liberación de fármacos
La nanomedicina se ha propuesto como una posible solución para el desarrollo de
nuevos sistemas de liberación controlada de fármacos. La idea consiste en utilizar
nanoestructuras que transporten el fármaco hasta la zona dañada y, solamente
cuando han reconocido esa zona, lo liberen como respuesta a un cierto estímulo.
Para ello es necesaria la previa encapsulación o desactivación de los fármacos
para que no actúen durante su tránsito por el cuerpo hasta llegar al lugar afectado,
de forma que mantengan intactas sus propiedades físico-químicas y que se
minimicen posibles efectos secundarios en otras zonas del cuerpo. Una vez que el
fármaco ha llegado a su destino, debe liberarse a una velocidad apropiada para
que sea efectivo, lo cual se puede hacer mediante una variación de ciertas
condiciones (pH o temperatura, p. ej.) en la zona dañada, o mediante un control
preciso de la velocidad de degradación del material encapsulante, permitiendo que
la liberación del fármaco sea controlada.
Para la administración de fármacos se ha propuesto una gran variedad de
nanoestructuras, como nanopartículas, nanocápsulas, dendrímeros, liposomas,
micelas, nanotubos, conjugados poliméricos, microgeles, etc.
Conclusiones
La Nanotecnología ha tenido grandes avances que han ayudado mucho en el
desarrollo en las industrias, la medicina y la humanidad. En el caso de las
enfermedades necrológicas con ayuda de nanotecnología los investigadores están
desarrollando Nanopartículas, que actúen como un vehículo nanotecnológico, y
permita así, transportar los factores de crecimiento que estimulen a las propias
células madres del cerebro para que regeneren neuronas, eso es una gran ventaja
ya que, como sabemos algunas enfermedades neurodegenerativas, como por
ejemplo el Alzheimer, se da gracias a la muerte neuronal, y difícilmente las
neuronas se regeneran por sí solas. También podrá eliminar los efectos
secundarios que algunos fármacos causan en las personas ya que la
nanomedicina permite que la liberación del fármaco sea mínimamente invasiva, ya
que estos nanosistemas pueden atravesar poros y membranas celulares. Otra

13. gran ventaja es que la efectividad del medicamento se ve incrementada mediante
el control preciso de la dosis requerida y del tamaño, la morfología y las
propiedades superficiales del compuesto
Pero como nada es perfecto, también tiene sus controversias y toxicidades, la
nanomedicina y la nanotecnología en general, es nuevo y pocos datos experimentales
sobre los efectos adversos no deseados y existe. La falta de conocimiento acerca de
cómo las nanopartículas pueden afectar ni interferir en las vías bioquímicas y procesos
del cuerpo humano es particularmente problemático. Los científicos se ocupan
principalmente de toxicidad, caracterización y vías de exposición. Nosotros creemos
que esta ciencia va a revolucionar al mundo entero, desarrollando y creando
dispositivos que puedan las personas vivir una mejor vida.
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