Este documento describe la nanotecnología y sus aplicaciones potenciales en el desarrollo farmacéutico. Explica que la nanotecnología involucra la manipulación y estudio de materiales a escala nanométrica. También describe cómo los sistemas de liberación controlada como nanopartículas podrían usarse para mejorar la entrega de fármacos. Finalmente, señala que aunque la nanotecnología aún está en una etapa temprana, tiene un gran potencial para revolucionar la industria farmacéut

1. UNIVERSIDAD NACIONALUNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MÉXICOAUTÓNOMA DE MÉXICO
Facultad de Química.Facultad de Química.
Departamento de Farmacia.Departamento de Farmacia.
“NANOTECNOLOGÍA EN EL DESARROLLO“NANOTECNOLOGÍA EN EL DESARROLLO
FARMACÉUTICO”FARMACÉUTICO”
•• Q.F.B ABRAHAM FAUSTINO VEGAQ.F.B ABRAHAM FAUSTINO VEGA

2. •• "Los principios de la física,"Los principios de la física,
tal y como yo los entiendo,tal y como yo los entiendo,
no niegan la posibilidad deno niegan la posibilidad de
manipular las cosas átomomanipular las cosas átomo
por átomo... Los problemaspor átomo... Los problemas
de la química y la biologíade la química y la biología
podrían evitarse sipodrían evitarse si
desarrollamos nuestradesarrollamos nuestra
habilidad para ver lo quehabilidad para ver lo que
estamos haciendo, y paraestamos haciendo, y para
hacer cosas al nivelhacer cosas al nivel
atómico", dijoatómico", dijo FeynmanFeynman enen
1959.1959.

3. ¿QUÉ ES LA¿QUÉ ES LA
NANOTECNOLOGÍA?NANOTECNOLOGÍA?

4. El concepto de Nanotecnología englobaEl concepto de Nanotecnología engloba
aquellos campos de la ciencia y la técnica enaquellos campos de la ciencia y la técnica en
los que se estudian, se obtienen y/olos que se estudian, se obtienen y/o
manipulan de manera controlada materiales,manipulan de manera controlada materiales,
sustancias y dispositivos de muy reducidassustancias y dispositivos de muy reducidas
dimensiones, en general inferiores a la micra,dimensiones, en general inferiores a la micra,
es decir, a escala nanométrica.es decir, a escala nanométrica.

5. ¿QUÉ ES NANO?
Una persona = alrededor de 2 m
Una hormiga = aproximadamente 1 cm (10-2).
Una célula = 20 micrómetros (10-6)
Un ribosoma = 25 nanómetros.
Un nanómetro cúbico = aproximadamente 258 átomos de
carbono.

6. •• Así, el ámbito de la NanotecnologíaAsí, el ámbito de la Nanotecnología
incluye, además de las áreas del saberincluye, además de las áreas del saber
relacionadas con su origen, tanto de larelacionadas con su origen, tanto de la
Física, la Química, la Ingeniería o laFísica, la Química, la Ingeniería o la
Robótica, otros campos en su comienzoRobótica, otros campos en su comienzo
más alejados, pero para los que ya hoy enmás alejados, pero para los que ya hoy en
día tiene una gran importancia, como sondía tiene una gran importancia, como son
la Biología, la Medicina o el Mediola Biología, la Medicina o el Medio
Ambiente.Ambiente.

7. •• Un investigador llamado DonUn investigador llamado Don EiglerEigler
(1989) utilizó un microscopio(1989) utilizó un microscopio
electrónico del tipoelectrónico del tipo scanningscanning--
tunnelingtunneling, STM, para mover átomos, STM, para mover átomos
de xenón y escribir las siglas IBM.de xenón y escribir las siglas IBM.

8. EricEric DrexlerDrexler fue la primer persona enfue la primer persona en
analizar en detalle la posibilidad desde elanalizar en detalle la posibilidad desde el
punto de vista físico de construir unpunto de vista físico de construir un
ensamblador molecular universal. Una vezensamblador molecular universal. Una vez
que un dispositivo de este tipo se hallaque un dispositivo de este tipo se halla
desarrollado hará posible la producción dedesarrollado hará posible la producción de
bienes de consumo con el único costo debienes de consumo con el único costo de
la energía para fabricarlos y los átomosla energía para fabricarlos y los átomos
empleados para construir el bien deempleados para construir el bien de
consumo deseado.consumo deseado.

9. Algunos ejemplos de aplicaciones de lasAlgunos ejemplos de aplicaciones de las
distintas ramas de la nanotecnología son:distintas ramas de la nanotecnología son:
–– Dispositivos nanoelectrónicosDispositivos nanoelectrónicos
–– RecubrimientosRecubrimientos
–– Catalizadores nanoestructuradosCatalizadores nanoestructurados
–– Biosensores y biodetectoresBiosensores y biodetectores
–– Nanosistemas para administración deNanosistemas para administración de
fármacos.fármacos.

10. •• La idea de los científicos que desarrollanLa idea de los científicos que desarrollan
proyectos nanotecnológicos no solo aspiraproyectos nanotecnológicos no solo aspira
a la ubicación de átomos a nivel individual,a la ubicación de átomos a nivel individual,
sino a la creación de máquinassino a la creación de máquinas
moleculares capaces de crear, átomo amoleculares capaces de crear, átomo a
átomo, todo lo que hoy nos rodea o lo queátomo, todo lo que hoy nos rodea o lo que
deseemos tener en el futuro.deseemos tener en el futuro.

12. Sin embargo, el impacto más importanteSin embargo, el impacto más importante
de las tecnologías ade las tecnologías a nanonano escala podríaescala podría
resultar de la fusión de la nanotecnologíaresultar de la fusión de la nanotecnología
y la biotecnología: una nueva disciplinay la biotecnología: una nueva disciplina
apenas reconocida, llamada:apenas reconocida, llamada:
NanoNano--biotecnologíabiotecnología..

13. La tesis definitiva es que si se tomanLa tesis definitiva es que si se toman
prestadas ideas de la naturaleza y seprestadas ideas de la naturaleza y se
cuenta con capacidades generadas por elcuenta con capacidades generadas por el
avance de la ciencia, sería posibleavance de la ciencia, sería posible
construir máquinas que podrán influirconstruir máquinas que podrán influir
sobre el orden de los átomos, de manerasobre el orden de los átomos, de manera
tan precisa como para emular el procesotan precisa como para emular el proceso
de creación.de creación.

14. •• En la industria de medicamentos se buscaEn la industria de medicamentos se busca
lograr, por medio de nanotecnología, lolograr, por medio de nanotecnología, lo
que logra en cada instante nuestro cuerpoque logra en cada instante nuestro cuerpo
y el de millones de seres vivos sobre ely el de millones de seres vivos sobre el
mundo, pero en condiciones controladasmundo, pero en condiciones controladas
de laboratorio: la construcción átomo ade laboratorio: la construcción átomo a
átomo de moléculas complejas que hacenátomo de moléculas complejas que hacen
a las funciones primordiales de la vidaa las funciones primordiales de la vida
(como la insulina, por dar un ejemplo).(como la insulina, por dar un ejemplo).

15. MicropáncreasMicropáncreas artificial realizado porartificial realizado por TejalTejal
DesaiDesai de la Universidad de Illinois.de la Universidad de Illinois.

16. Potenciales aplicaciones médicasPotenciales aplicaciones médicas
Máquinas moleculares y computadoras
de tamaño subcelular.
Servir como un sistema autoinmune
potenciado.
Buscar y destruir virus, colesterol,
excesos de grasa, células cancerígenas y
marcadores genéticos.
Eliminar la necesidad de cirugía.
Borrar los procesos degenerativos.

17. Nanopartículas de hierro contra tejidosNanopartículas de hierro contra tejidos
cancerígenoscancerígenos
•• Investigadores ingleses inyectaronInvestigadores ingleses inyectaron
nanopartículas con base de hierro y recubiertasnanopartículas con base de hierro y recubiertas
de biomoléculas en un tumor.de biomoléculas en un tumor.
•• A raíz de su fuerte necesidad de energía, lasA raíz de su fuerte necesidad de energía, las
células cancerígenas absorbieron lascélulas cancerígenas absorbieron las
nanopartículas más rápidamente que las célulasnanopartículas más rápidamente que las células
sanas. Luego, lassanas. Luego, las npnp fueron calentadas con lafueron calentadas con la
ayuda de campos magnéticos, lo que tuvo comoayuda de campos magnéticos, lo que tuvo como
consecuencia la destrucción del tumor.consecuencia la destrucción del tumor.

18. MinMinúúsculas csculas cáápsulas, mucho mpsulas, mucho máás peques pequeññas que estas cas que estas céélulas delulas de
sangre, podrsangre, podríían ser un dan ser un díía inyectadas en la corriente sangua inyectadas en la corriente sanguíínea de lasnea de las
personas para tratar enfermedades como el cpersonas para tratar enfermedades como el cááncer.ncer.

19. Encabezados por el físico JosephEncabezados por el físico Joseph JacobsonJacobson
y el ingeniero biomédicoy el ingeniero biomédico ShuguangShuguang ZhangZhang,,
acomodaron nanopartículas de oro (de 1.4acomodaron nanopartículas de oro (de 1.4
nanómetros de diámetro) a ciertas tiras denanómetros de diámetro) a ciertas tiras de
ADN.ADN.

20. Cuando el ADN con oro se expone a unCuando el ADN con oro se expone a un
campo magnético, las tiras se separan,campo magnético, las tiras se separan,
cuando se retira ese campo magnético, lascuando se retira ese campo magnético, las
tiras se recomponen inmediatamente: eltiras se recomponen inmediatamente: el
resultado es unresultado es un switchswitch que permitiráque permitirá
encender y apagar los genes a voluntad.encender y apagar los genes a voluntad.

21. Se van a utilizar conjuntamente las
técnicas de la experimentación
genética y de la manipulación
nanotecnológica para la producción de
moléculas más sencillas que el ADN y
que se puedan autoreplicar mas
rápidamente y autoensamblarse con
las unidades de memoria en diminutos
robots con un funcionamiento
predeterminado.

22. El objetivo es agilizar el desarrollo deEl objetivo es agilizar el desarrollo de
fármacos, permitiendo que losfármacos, permitiendo que los
investigadores de la industria farmacéuticainvestigadores de la industria farmacéutica
simulen los efectos de un fármaco quesimulen los efectos de un fármaco que
aparentemente también active y desactiveaparentemente también active y desactive
ciertos genesciertos genes..

23. APLICACIÓN DE LA
NANOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA
FARMACÉUTICA, HOY
• El uso de sistemas de liberación
controlada, representa una opción
viable para mejorar algunos
problemas con la eficacia terapéutica
y farmacocinética para diferentes
sustancias activas.

24. Los sistemas particulados de liberación controlada, son
acarreadores de tamaño coloidal (10nm a 0.5 µm). los
cuales pueden tomar diferentes formas:
• Liposomas
(Vesìculas con Fosfolipidos)
• Niosomas
( Vesículas Ts-No iónicos)
• Microemulsiones
• Nanopartículas
(Poliméricas , Sólidas Lipídicas)

25. Preparación de nanopartículasPreparación de nanopartículas
•• SaltingSalting--OutOut
•• Desplazamiento de disolventeDesplazamiento de disolvente
•• FusiónFusión--dispersióndispersión
•• MicroemulsionesMicroemulsiones

26. Polímeros utilizados en SLCPolímeros utilizados en SLC
•• ÁcidoÁcido PolilácticoPoliláctico (PLA).(PLA).
•• ÁcidoÁcido PoliglicólicoPoliglicólico (PGA).(PGA).
•• ÁcidoÁcido PolilácticoPoliláctico--coco--glicólicoglicólico (PLGA).(PLGA).
•• PolietilenglicolPolietilenglicol (PEG).(PEG).
•• QuitosanQuitosan..

27. Unión de fármacos a nanopartículas
.- Las nanopartículas se pueden producir en
presencia del fármaco o adsorberlo después a las
nanopartículas vacías.
.- Si está presente:
•Acoplamiento covalente al polímero.
•Formación de una dispersión o disolución
sólida.
Fármaco cargado a nanopartículas por adsorción

28. Unión de fármacos a nanopartículas
.- Si se adiciona después:
•Unión covalente.
•Adsorción: en superficie o formación de
dispersión sólida.
Fármaco cargado a nanopartículas por incorporación

29. CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS
Parámetro Método
Tamaño de partícula
Espectrometría de correlación fotónica
Microscopía electrónica de transmisión
Microscopía electrónica de barrido (SEM)
SEM combinada con espectrometría de energía
dispersiva de Rayos-X.
Densidad Picnometría de compresión de helio
Cristalinidad
Difracción de Rayos-X
Calorimetría de barrido diferencial
Carga superficial
Electroforesis
Anemometría laser Dopler
Hidrofobicidad
Cromatografía de interacción hidrofóbica
Medidas de ángulo de contacto
Propiedades de
superficie
Espectrometría de masas de iones secundarios
estáticos
Análisis de elementos
en la superficie
ESCA (Espectroscopia fotoelectrónica de Rayos-X
para análisis químico

30. Aplicaciones de las nanopartículas
• Citoestáticos
• Anti-infecciosos
• Péptidos
• Administración peroral
• Administración oftálmica
• Antiinflamatorios

31. •• La nanotecnología es, evidentemente, porLa nanotecnología es, evidentemente, por
lo que se puede mostrar, un área en lalo que se puede mostrar, un área en la
que se está aún en pañales. Peroque se está aún en pañales. Pero
sabemos que cuando se empieza a sabersabemos que cuando se empieza a saber
a nivel de divulgación de proyectos comoa nivel de divulgación de proyectos como
los descritos, suele haber muchos más enlos descritos, suele haber muchos más en
las sombras que no se dan a conocer porlas sombras que no se dan a conocer por
razones de protección industrial,razones de protección industrial,
resguardo de ideas y razones estratégicasresguardo de ideas y razones estratégicas
de estado.de estado.

32. •• En Física, Química, Biología y enEn Física, Química, Biología y en
Ingeniería de Materiales es el momentoIngeniería de Materiales es el momento
de lade la NanocienciaNanociencia. Y ésta es. Y ésta es
fundamentalmente investigación básicafundamentalmente investigación básica
ee interdisciplinarinterdisciplinar..
•• La Nanotecnología se desarrollará másLa Nanotecnología se desarrollará más
adelante, e irá entrando poco a poco enadelante, e irá entrando poco a poco en
nuestras vidas.nuestras vidas.

33. La nanotecnología es multidisciplinaria:La nanotecnología es multidisciplinaria:
requiere de las aportaciones de científicosrequiere de las aportaciones de científicos
de campos muy diversos y especialmentede campos muy diversos y especialmente
de físicos, ingenieros y biólogos. Algo quede físicos, ingenieros y biólogos. Algo que
seguramente retrasará todo el proceso.seguramente retrasará todo el proceso.

34. Se estima que este campo deSe estima que este campo de
investigación, que brotó recién en losinvestigación, que brotó recién en los
últimos años, ha provocado laúltimos años, ha provocado la
creación de 275 empresas hastacreación de 275 empresas hasta
1996, con ingresos por 5 mil millones1996, con ingresos por 5 mil millones
de dólaresde dólares..

35. En 2002, sólo el Gobierno de los EstadosEn 2002, sólo el Gobierno de los Estados
Unidos ha aprobado dedicar ya 465Unidos ha aprobado dedicar ya 465
millones de euros y quiere aprobar 110millones de euros y quiere aprobar 110
más. Japón invertirá cifras similares, y lamás. Japón invertirá cifras similares, y la
Unión Europea ha asignado 1.300 millonesUnión Europea ha asignado 1.300 millones
de euros para uno de sus programasde euros para uno de sus programas
marco entre los años 2002 y 2006.marco entre los años 2002 y 2006.

36. •• Aunque el esplendor de la nanotecnologíaAunque el esplendor de la nanotecnología
se asegura para el año 2030 es probablese asegura para el año 2030 es probable
que los conocimientos adquiridos en elque los conocimientos adquiridos en el
avance de otras ciencias como la genéticaavance de otras ciencias como la genética
puedan aportar técnicas y pistas quepuedan aportar técnicas y pistas que
adelanten la fecha a 2015.adelanten la fecha a 2015.

37. Actualmente una quinta parte de losActualmente una quinta parte de los
negocios nanotecnológicos en los Estadosnegocios nanotecnológicos en los Estados
Unidos (el 21%), usanUnidos (el 21%), usan nanobiotecnologíananobiotecnología
para desarrollar productos farmacéuticos,para desarrollar productos farmacéuticos,
sistemas de administración desistemas de administración de
medicamentos dentro del cuerpo humanomedicamentos dentro del cuerpo humano
y otros productos relacionados con lay otros productos relacionados con la
atención de la salud y la industria de losatención de la salud y la industria de los
cosméticos.cosméticos.

38. Nanopartículas de alcohol estearílico.

39. Nanopartículas de alcohol estearílico.

40. "El dilema no es si la nanotecnología va a ser"El dilema no es si la nanotecnología va a ser
una realidad, sino cuándo"una realidad, sino cuándo"