nanomedicamentos . los retos científicos, tecnológicos y...

Nanomedicamentos. Los retos científicos, Nanomedicamentos. Los retos científicos,

tecnológicos y sociales para México

Prof. Dr. Carlos Tomás Quirino BarredaProf. Dr. Carlos Tomás Quirino Barreda

División de Ciencias Biológicas y de la Salud

Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco, México

NanocienciaNanociencia:: es el es el estudio del fenómeno y la manipulación estudio del fenómeno y la manipulación de los materialesde los materiales a una escala atómica, molecular y a una escala atómica, molecular y

Arte y definicionesArte y definiciones

“Salto”: Esferas de poliestireno sobre óxido de talio.

Georff Brennecka, Sandia National Laboratories

http://www.nanowerk.com/news/id5218_1.jpg

“Campo de flores”: Partículas amorfas de SiO.S.K. Hark, The Chinese University of Hong Kong.


“Big bang”: Cristal de oro diseminado.

Violeta NavarroUniversidad Coomplutense de Madrid)


de los materialesde los materiales a una escala atómica, molecular y a una escala atómica, molecular y macromolecular, considerando que sus propiedades difieren macromolecular, considerando que sus propiedades difieren significativamente de lo que ocurre a mayor escala.significativamente de lo que ocurre a mayor escala.

Prof. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda

NanotecnologíaNanotecnología:: aborda el diseño, caracterización, aborda el diseño, caracterización, producción producción y aplicacióny aplicaciónde estructuras, sistemas y dispositivos, mediante el de estructuras, sistemas y dispositivos, mediante el control de su forma y tamaño en la escala nanométrica.control de su forma y tamaño en la escala nanométrica.

Ref: BSI (2005) PAS 71:2005 Vocabulary – Nanoparticles. London: BSI.

NanopartículasNanopartículas:: partículas con valores de tamaño cercano a partículas con valores de tamaño cercano a los 100 los 100 nmnm o menores (cercano al tamaño atómico: 0.2 o menores (cercano al tamaño atómico: 0.2 nmnm).).

0.3 nm

22

11

7 000 nm

Definiciones y comparaciones Definiciones y comparaciones

Componentes más pequeños del chip de un ordenador se miden a nanoescala. Nano Prism Technologies, Inc.

* Prof. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda

NanopartículasNanopartículas estructuradasestructuradas ((engineeredengineered nanoparticlesnanoparticles,,nanosomasnanosomas**)):: partículaspartículas fabricadasfabricadas parapara tenertener propiedadespropiedadesoo unauna composicióncomposición específicasespecíficas..

Cfr.

1) Nanoscience and Nanotechnology. The Royal Society & The Royal Academy ofEngineering. UK, July 2004. Revised in November 2007. (Disponible en web:http://www.raeng.org.uk/policy/reports/nanoscience.htm. Consultado en octubre, 2008)

2) BSI (2005)PAS 71:2005 Vocabulary – Nanoparticles.London: BSI.

3) Balogh, L.P. Why do we have so many definitions for nanoscience andnanotechnology? Nanomedicine: Nanotechnology, Biology,and Medicine 6 (2010)397–398

1http://www.cgartworld.com/cache/miscellaneous/Red_Blood_Cell.jpg_595.jpg

2http://www.cabrillo.edu/~lhomesley/water.gif

Existe una importante discusión en torno a la pertinencia de la escala (1 – 100 nm) basada sólo en la dimensión longitudinal (“size”), para que considerando masa, volumen, densidad y superficie, se reconozca la existencia de bionanomaterialesensamblados con dimensiones menores a 1 000 nm)3

Nanopartículas

Razones de sus efectos

Mayor área superficial (mayor reactividad)

Mayor predominio de efectos cuánticossobre el comportamiento de la materia(óptico, eléctrico y magnético)

Prof. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barredahttp://www.revista.unam.mx/vol.6/num7/art65/art65-3a.htm

http://www.andaluciainvestiga.com/sgcArchivos/FQ

Nanopartículas

Técnicas de obtención

� Produciendo partículas pequeñas a partirde estructurasmayores (“top down”:de estructurasmayores (“top down”:miniaturización).

� Por autoagregación o crecimiento deátomos o moléculas (“bottomup”:amplificación).


http://www.navarrainnova.com/imgs/2008/lure1.jpg

Nanosomas™ / Transfersomas

Nano-cáscaras

Dendrímeros/Tectodendrímeros

Fulerenos / Bucky-esferas / Fullersomas™

Quantum-dots (nanocristales semiconductores)

Gliconanopartículas

ALGUNOS NANOSOMAS ALGUNOS NANOSOMAS

ESTRUCTURADOSESTRUCTURADOS


Nanopartículas sólidas lipídicas (SLN): cápsulas / esferas

Acuosomas

Cubosomas (sólidos / cristales líquidos)

Polimerosomas (vesículas poliméricas)

Nanotransistores con anticuerpos

Respirocitos


� Se le conoce* desde mediados del siglo XX:

* Richard Feynman'sclassic talk in December 1959 "There's Plenty of Room at

the Bottom. An Invitation to Enter a New Field of Physics.“, describe laelaboración de máquinas moleculares construidas con precisión atómica.Norio Taniguchi en 1974 utiliza por vez primera el término “nanotecnología”enun artículo sobreundispositivoparadispersariones.

NanocienciaNanociencia/Nanotecnología/NanotecnologíaEvoluciónEvolución

enun artículo sobreundispositivoparadispersariones.Kim Eric Drexler utiliza y difunde en 1977 por iniciativa propia, conceptossobre nanotecnología molecular y publica el primer artículo científico sobre eltema: Molecular engineering: An approach to the development of generalcapabilities for molecular manipulation.Proc. Natl. Acad. Sci. USA .78 (9):5275-5278. Se le atribuye la “paternidad” de la nanotecnología.

� En sentido estricto, no son campos nuevos:Los químicos han elaborado polímeros a partir de subunidades nanométricas (monómeros) /En electrónica se ha utilizado por más de 20 años para elaborar los “chips” de lascomputadoras.


� El desarrollo de instrumentos más precisos paraobservar y medir cambios en la materia hacatalizado su evolución y desarrollo en distintoscampos y disciplinas en los últimos veinte años.


En 1981, IBM-Zurich inventa el microscopio electrónico de barrido de efectotúnel, capaz de “ver” átomos.


Cada vez está más presente en las políticas ydocumentos oficiales en torno a N+Nde los EUAyde Europa, la evaluación sobre el impactomedioambientaly toxicológico de la exposicióna


medioambientaly toxicológico de la exposiciónalas nanopartículas, así como proporcionarinformación adecuada a la población en general.

Nanociencia/NanotecnologíaNanociencia/Nanotecnología

A pesar del interés de la comunidad científica:A pesar del interés de la comunidad científica:A pesar del interés de la comunidad científica:A pesar del interés de la comunidad científica:

SuSuSuSu desarrollodesarrollodesarrollodesarrollo eseseses desigualdesigualdesigualdesigual enenenen elelelel contextocontextocontextocontextomundialmundialmundialmundial....

AunAunAunAun nononono hayhayhayhay unununun consensoconsensoconsensoconsenso internacionalinternacionalinternacionalinternacional enenenen tornotornotornotorno

Situación ActualSituación Actual

AunAunAunAun nononono hayhayhayhay unununun consensoconsensoconsensoconsenso internacionalinternacionalinternacionalinternacional enenenen tornotornotornotornoaaaa unaunaunauna solasolasolasola nomenclaturanomenclaturanomenclaturanomenclatura paraparaparapara identificaridentificaridentificaridentificar loslosloslosdistintosdistintosdistintosdistintos sistemassistemassistemassistemas obtenidosobtenidosobtenidosobtenidos....

LaLaLaLa regulaciónregulaciónregulaciónregulación sobresobresobresobre susususu producción,producción,producción,producción, consumoconsumoconsumoconsumo eeeeimpactoimpactoimpactoimpacto sobresobresobresobre loslosloslos seresseresseresseres vivosvivosvivosvivos yyyy elelelel ambienteambienteambienteambiente esesesesincipiente,incipiente,incipiente,incipiente, yyyy enenenen algunosalgunosalgunosalgunos paísespaísespaísespaíses inexistenteinexistenteinexistenteinexistente....

NoNoNoNo sesesese hahahaha evaluadoevaluadoevaluadoevaluado conconconcon certezacertezacertezacerteza elelelel efectoefectoefectoefecto sobresobresobresobreelelelel hombrehombrehombrehombre dededede productosproductosproductosproductos quequequeque contienencontienencontienencontienennanopartículasnanopartículasnanopartículasnanopartículas (cosméticos,(cosméticos,(cosméticos,(cosméticos, fertilizantes,fertilizantes,fertilizantes,fertilizantes, entreentreentreentreotros),otros),otros),otros), yyyy sinsinsinsin embargoembargoembargoembargo sesesese usanusanusanusan....


FUENTES DE EXPOSICIÓNFUENTES DE EXPOSICIÓN

� OcupacionalOcupacionalOcupacionalOcupacional, en el lugar de trabajo;

� Desde el medio ambienteDesde el medio ambienteDesde el medio ambienteDesde el medio ambiente, por ejemplo:

del agua y subsuelo tratados por sistemas nanoparticulados de remediación.

Nuestra RealidadNuestra Realidad

nanoparticulados de remediación.

de aditivos en la gasolina y desechos domésticos e industriales.

� Por el consumo directo de productosPor el consumo directo de productosPor el consumo directo de productosPor el consumo directo de productos:

Cosméticos.

Alimentos, medicamentos y dispositivos médicos.


PulmónPulmónPulmónPulmón PielPielPielPiel TGITGITGITGI

NanopartículasNanopartículasNanopartículasNanopartículasNanopartículasNanopartículasNanopartículasNanopartículas

NarizNarizNarizNarizCerebroCerebroCerebroCerebro

SSSSANGREANGREANGREANGRE

HígadoEndotelio CorazónCorazónCorazónCorazón

Placenta / FetoPlacenta / FetoPlacenta / FetoPlacenta / Feto

POSIBLES RUTAS DE ACCESO Y DISTRIBUCIÓN DE LAS POSIBLES RUTAS DE ACCESO Y DISTRIBUCIÓN DE LAS POSIBLES RUTAS DE ACCESO Y DISTRIBUCIÓN DE LAS POSIBLES RUTAS DE ACCESO Y DISTRIBUCIÓN DE LAS POSIBLES RUTAS DE ACCESO Y DISTRIBUCIÓN DE LAS POSIBLES RUTAS DE ACCESO Y DISTRIBUCIÓN DE LAS POSIBLES RUTAS DE ACCESO Y DISTRIBUCIÓN DE LAS POSIBLES RUTAS DE ACCESO Y DISTRIBUCIÓN DE LAS

NANOPARTÍCULAS EN EL ORGANISMONANOPARTÍCULAS EN EL ORGANISMONANOPARTÍCULAS EN EL ORGANISMONANOPARTÍCULAS EN EL ORGANISMONANOPARTÍCULAS EN EL ORGANISMONANOPARTÍCULAS EN EL ORGANISMONANOPARTÍCULAS EN EL ORGANISMONANOPARTÍCULAS EN EL ORGANISMO

Ref: Characterising the potential risks posed by engineered

nanoparticles: A first UK Government research report.2005.

www.defra.gov.uk


Lin et al. BMC Biotechnology2007 7:67

doi:10.1186/1472-6750-7-67 Bazo Médulaósea

Placas ateromatosas(venas/arterias)

En los EUAson varios los organismos involucradosen la regulación de la producción, uso y exposiciónde materiales nanoestructurados y para los cuales sehan iniciado acciones para atender la demanda socialdesucontrol*:

NanocienciaNanociencia/Nanotecnología/NanotecnologíaRealidadRealidad

desucontrol*:

U.S. Environmental Protection Agency (EPA)U.S. Food and Drug Administration (FDA)U.S. Consumer Product Safety Commission (CPSC)U.S. Department of Agriculture (USDA).

*Cfr: CPSC. Research Strategies for Safety Evaluation of Nanomaterials, Part VII: Evaluating Consumer Exposures to Nanoscale Materials. Tox. Sci. Advance; Access published February 13, 2006

Un Modelo Conceptual para la regulación en la Frontera de la Nanotecnología*

Prof. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda* Bowman D. M. & Hodge G.A. A small matter of regulation: an international review of

nanotechnology regulation.. The Columbia Science and Technology Review Law, 8: 1-32. www.stlr.org

La nanotecnologíaaplicadaa lamedicina - la Nanomedicina-

NanocienciaNanociencia/Nanotecnología/NanotecnologíaSituación ActualSituación Actual

representauno de los mediosmás prometedores y demayorimpactosocial parael sigloXXI.


http://www.nanotechnow.comimagesvirtual-nanomedicine-big.jpgCopyright 2000. Tim Fonseca

La FundaciónNacional de Ciencia(NSF) estima que enEUA, para2015 el mercado de todos los


2015 el mercado de todos losproductos basados ennanotecnologíaserá de $1 trillónde USDy para lasaplicaciones nanobiotecnológicas de$300billones.


Japón ha invertido desde 2002 alrededor de 800millones de USD cada año para I+D ennanotecnologíal1


En 2004, la Comisión Europea publicó el informe"Hacia una estrategia europea para las

1 Takemura M. (2008). Japan's engagement in health, environmental and societal aspects of nanotechnology. Journal of Cleaner Production,16 (8-9):1003-1005 (Ago. 19, 2010)

2 I+D+i en nanotecnología: Oportunidades y retos. García Martínez, J. Laboratorio de Nanotecnología Molecular. Universidad de Alicante. http://www.madrimasd.org/informacionIdi/analisis/analisis/analisis.asp?id=36438(Ago.19, 2010)

3 Comunicación de la comisión al Consejo, al Parlamento Europeo y al Comité Económico y Social Europeo. anociencias y Nanotecnologías: Un Plan de acción para Europa 2005-2009. Comisión de las Comunidades Europeas. Bruselas, 07/06/2005. COM (2005) 243. pp. 1-13.

nanotecnologías", intentando situar a Europa a lacabeza de esta nueva disciplina con una previsión debeneficio de un billón de dólares en 20102,3.En él se destaca como un sector de las N+Nimportante para la competitividad europea a lananomedicina y la química sostenible3.


En el actual Programa Marco de Investigacióneuropeo, la nanotecnología es una macroárea deinvestigación calificada de estratégica que recibe1 300 millones de euros (casi el 7.5% del total).Problema: escasaimplicación del sector privado


Problema: escasaimplicación del sector privadoeuropeo en I+Den nanotecnología.

Resultado:"Europa destina a nanotecnología másfondos públicos que EUA, pero ellos invierten másen total, por la aportación privada”*.

http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanoeuropa.html



* Cfr: I+D+i en nanotecnología: Oportunidades y retos. García Martínez, J. Laboratorio de Nanotecnología Molecular.Universidad de Alicante.http://www.madrimasd.org/informacionIdi/analisis/analisis/analisis.asp?id=36438(Ago.19, 2010)

Los países punteros en desarrollo nanotecnológicodedican en torno a seis euros por persona y año; lamedia europea se sitúa tan sólo en tres*.

De acuerdo al Banco Mundial en relación con sus capacidades enla economía del conocimiento, publicado en 2008, México seencuentra ubicado en la posición 59, debajo de países comoDinamarca (1), Estados Unidos (9) y Corea del Sur (31), perotambién de Brasil (54).Razón: falta de acumulación de conocimiento y de la pocadifusióndelmismo(OCDE,2009).


difusióndelmismo(OCDE,2009).

Desde1998existe tendencia a disminuir el presupuesto en C&T,el presupuesto federal solamente alcanzó, como porcentaje delPIB, 0.32% y un estimado para2009 de 0.33%. (El mínimorecomendado por el BM: 1 – 1.5%)Mantiene segunda posición en el desarrollo de nanotecnología enrelación con otros países de Latinoamérica.El primero es Brasil.

*Cfr: Záyago-Lau, E; Foladori, G.. La nanotecnología en México: undesarrollo incierto.Economía, Sociedad y Territorio, Vol. X, Núm. 32,enero-abril, 2010, pp. 143-178. Disponible (Ago. 19, 2010:http://redalyc.uaemex.mx/src/inicio/ArtPdfRed.jsp?iCve=11112509006

El Programa Especial de Ciencia y Tecnología (PECYT) 2001-2006. expone a la nanotecnología como una tecnologíaestratégica y con potencial de desarrollo, especialmente en elsector energético (por la infraestructura del IMP).

En el PECYT 2008-2012, se ratifica a la nanotecnología comotecnologíaemergentepara: “contribuir a mejorarel nivel de vida


tecnologíaemergentepara: “contribuir a mejorarel nivel de vidade la sociedad y lograr una mayor competitividad”, pero a lafecha no existe una iniciativa nacional o un plan nacional deNanotecnología, ni una oficina o consejo administrativo quemarque los objetivos y dirección que se debe seguir en estecampo.


Conforme a la Secretaría de Economía, el CONACYT financió,entre 1998 y 2004, aproximadamente 152 proyectos deinvestigación relacionados con nanotecnologías por un montototal estimado en 14.4 millones de USD.

En 2006 se aprobó la creación de dos laboratorios deinvestigación en nanotecnología:

1. LaboratorioNacionalde Nanotecnología(Nanotech), en


1. LaboratorioNacionalde Nanotecnología(Nanotech), enChihuahua, en el Centro de Investigación en MaterialesAvanzados (CIMAV).

2. Laboratorio Nacional de Investigaciones en Nanocienciasy Nanotecnología (Linan), en San Luis Potosí, en elInstituto Potosino de Investigación Científica yTecnológica (IPICYT).

Cada laboratorio recibió en ese año alrededor de 20 millonesde pesos para su desarrollo.


Instituciones con más laboratorios dedicados a la I&Dde nanotecnología en México*

CPI-CONACYT (no CIMAV e IPICYT): 45UNAM (incluye facultades e institutos): 23CIMAV:18IMP: 16IPN (incluye CINVESTAV): 7IPICYT: 6IPICYT: 6UNIVERSIDAD DE SONORA: 6UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA: 6UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA: 5UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA: 3


Problemática7.3 %7.3 %24.5 %24.5 %29.0 %29.0 %39.2 %39.2 %

% PIB México (manufactura)

• Plásticos• Productos de

40% -

30% -

20% -

• Materiales Avanzados

• Software Avanzado•• FarmacéuticosFarmacéuticos• Nutracéuticos• Equipamiento eInstrumentos electrónicos

Panorama Nacional

• Agroindustria• Textiles• Productos de

Madera y • Productos deMetal

• Otra MaquinariaBásica

20% -

10% -

0% -

electrónicos• Telecomunicaciones• Componentes de

Aeronáutica• Especialidades

Químicas• Biotecnología

•Químicos•Maquinaria Eléctrica•Autopartes•Herramental

Precio de Mercado:

Dls/kg

Baja <$1

Media - Baja<$10

Media- Alta<$100

Alta<$1000

Salario Promedio(Dls/hr) $3,00 $6,00 $12,00 $24,00

Productividad (Dls/hr)

$10 $40 $160 >$600

Papel• Cemento,

Acero, Petróleo

Bienes de alto valor agregado a partir de conocimiento científico-tecnológico

http://www.slideshare.net/mexicoinnova/cluster-nano-aeri

ProblemáticaNanotecnología en Región Noreste

Panorama Regional

Recursos y esfuerzos aislados y dispersos Pérdida de

Desconocimiento de aplicaciones de Nanotecnología (Tecnología Emergente)

No suficiente desempeño en términos de innovación y generación de patentes

26

Grupos de I+D sin capacidad de escalamiento de nano-productos a nivel industrial

Recursos y esfuerzos aislados y dispersos

Costos crecientes de las actividades de I+D y acces o deficiente a capital de emprendimiento (venture capital)

Pérdida de oportunidades y recursos

Resultados comerciales marginales con impacto prácticamente nulo

http://www.slideshare.net/mexicoinnova/cluster-nano-aeri

DISEÑO DE MEDICAMENTOSDISEÑO DE MEDICAMENTOS : incremento en : incremento en la asociación, fusión o compra de la asociación, fusión o compra de empresas biotecnológicas por la industria farmacéuticaempresas biotecnológicas por la industria farmacéutica

El proceso de desarrollo y registro de un medicamento nuevo ≈ 10 – 15 años

5,000 -10,000 Moléculas 250

Pruebas clínicasEstudios Preclínicos

Per

iod

o p

revi

o: c

omp

ren

sión

de

la

enfe

rma

da

d

Descubrimiento actividad

3 a 6 años 6 a 7 años

Número de voluntarios

Fase 1 Fase 2 Fase 3

½ a 2 años

Registro de sólo

1 fármaco

RevisiónInforme

Registro Registro

Medicamentos en desarrollo*

2010 2,950

1999 1,800

Escalamiento

Fas

e 4

: FA

RM

AC

OV

IGIL

AN

CIA

Existen alrededor de 596 medicinas en última fasede desarrollo para cáncer, 71 paraSIDA, 60 para Registro

ProtocoloRegistro Nueva

mollécula

Evolución de costos* en USDólardel desarrollo de fármacos

2005 $ 1.3 billones

2001 $ 802 millones

1975 $ 138 millones

2005 (biofármacos)

$ 1.2 billones•Cfr: Pharmaceutical Industry Profile 2010 . www.phrma.org

Aprobaciones en USA*

34 fármacos y biológicos

Sólo 2 de 10 moléculas comercializadas logran recuperar o exceder los costos de I + D


The Future of Biotech: The 2010 Guide to Emerging Markets and Technology. BioWorld®. AHC Media LLC. Atlanta, 2009; pp. 1-79.

71 paraSIDA, 60 para diabetes; 73 para artritis y 57 para Alzheimer.

Alrededor de 14 años su autorización

A diferencia de otros productos de basenanotecnológica, las nanomedicinas llevan unmayor tiempo para su puesta en el mercado,debido entre otras, a su mayor regulación:

Situación ActualSituación Actual

Alrededor de 14 años su autorizaciónsanitaria.

Entre el registro y la obtención de lapropiedad intelectual se toman varios años yéste implica decenas de miles de dólares.

Cfr. Flynn T. and Wei C. 2005. The patway to commercialization for nanomedicine. Nanomedicine, Nanotechnology, Biology andMedicine. 1:47-51.


NanomedicinaNanomedicina:: ramarama dede lala nanotecnologíananotecnología queque permitepermiteprevenir,prevenir, diagnosticardiagnosticar yy curarcurar enfermedades,enfermedades, desdedesde elel interiorinteriordeldel cuerpo,cuerpo, aa unun nivelnivel celularcelular yy molecularmolecular..

Monitorización (imágenes), Monitorización (imágenes),

VOCABULARIOVOCABULARIO

Ejemplos:


Monitorización (imágenes), Monitorización (imágenes),

Reparación de tejidos, Reparación de tejidos,

Control de la evolución de las enfermedades, Control de la evolución de las enfermedades,

Defensa y mejora de los sistema biológicos humanos; Defensa y mejora de los sistema biológicos humanos;

Diagnóstico, tratamiento y prevención, Diagnóstico, tratamiento y prevención,

Alivio del dolor, Alivio del dolor,

Administración de medicamentos a las células.Administración de medicamentos a las células.

PROSPECTIVA DE LOS NANOSOMAS EN LA MEDICINAPROSPECTIVA DE LOS NANOSOMAS EN LA MEDICINA

Ref: Michael Berger.Ethical aspects of nanotechnology in medicine. http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=3938.php


Nanocristales (nanopartículas NONO estructuradas)

(Elan’s NanoCrystals®)

Producto ® Fármaco Technología/Licencia

Rapamune Sirolimus Elan/Wyeth

Aprox. 900 – 100 nm11

Emend Aprepitant Elan/Merck

Tricor Fenofibrato Elan/Abbot

Triglide Fenofibrato SkyePharma/First Horizon

Pharmaceuticals

Invega

Sustenna

Palmitato de

paliperidona

Elan/ Janssen-Cilag

Johnson & Johnson

Cfr. http://www.nanopharmaceuticals.org/NanoCrystals.html

http://nanostockblog.com/


1,2 Quirino-Barreda, CT. 2001. Tesis doctoral. Fac. Farmacia. UCM, España

22

Nanosomas™ (Nanoliposomas)

Imagen topográfica obtenida en AFM y su representación

tridimensional, del nanosoma del receptor olfativo de rata OR !/

(monómero glicosado de manosa), expresado en la membrana de la

levadura (Saccharomyces cerevisae).1I. Casuso,1Pla-Roca, 1G. Gomila, 1M. J. Samitier, 2J. Minic, 2M.-A. Persuy, 2E. Pajot-Augy, 2R. Salesse; Poster http://www.phantomsnet.net/files/abstracts/TNT2005/TNT05_Casuso.pdf?Fundacion=fc661e1a27281074f41ef35c8414d842


http://www.rsc.org/Publish

ing/

Journals/LC/article.asp?doi

=b603189g

Nanosoma™ (Nanoliposoma)

Constitución y mecanismo de acción

http://www.elsomresearch.com/learning/technology/nanosomes.

htmProf. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda


Constitución y mecanismo de acción



PC = fosfatidilcolinaSM = esfingomielina

Célula de Célula de Célula de Célula de Célula de Célula de Célula de Célula de

mediana mediana mediana mediana mediana mediana mediana mediana

edadedadedadedadedadedadedadedad

Célula de Célula de Célula de Célula de Célula de Célula de Célula de Célula de

edad edad edad edad edad edad edad edad

avanzadaavanzadaavanzadaavanzadaavanzadaavanzadaavanzadaavanzada

SM > PCPC > SM


Mecanismo de intercambio fosfolipídico nanosoma-célula




PCSM


Mecanismo de intercambio fosfolipídico nanosoma-célula




� Son 20 veces más pequeñas que los glóbulos rojos.� Consisten de un núcleo de sílica cubierto por

una delgada capa de oro.

NANONANO--CÁSCARASCÁSCARAS

Características: Características: Diámetro: 150 nm

una delgada capa de oro.� Por su tamaño, forma y composición

pueden responder a una longitud de onda específica [por lo general al Infrarrojo cercano (NIR)].


http://nano.cancer.gov/resource_center/nanotech_nanoshells.asp#


Propiedades:

1)1)1)1) Capacidad para atravesar los vasos sanguíneos Capacidad para atravesar los vasos sanguíneos Capacidad para atravesar los vasos sanguíneos Capacidad para atravesar los vasos sanguíneos

agujereados de un tumor, permitiendo su mayor agujereados de un tumor, permitiendo su mayor agujereados de un tumor, permitiendo su mayor agujereados de un tumor, permitiendo su mayor

acumulación en éste y no en otros tejidos. acumulación en éste y no en otros tejidos. acumulación en éste y no en otros tejidos. acumulación en éste y no en otros tejidos.

2)2)2)2) Al dirigir rayos IR a la localización del tumor, bien Al dirigir rayos IR a la localización del tumor, bien Al dirigir rayos IR a la localización del tumor, bien Al dirigir rayos IR a la localización del tumor, bien

desde el exterior, o a través de una sonda, las desde el exterior, o a través de una sonda, las desde el exterior, o a través de una sonda, las desde el exterior, o a través de una sonda, las partículas absorben la luz y se calientan.partículas absorben la luz y se calientan.partículas absorben la luz y se calientan.partículas absorben la luz y se calientan.

Resultado: los tumores se calientan más que los los tumores se calientan más que los los tumores se calientan más que los los tumores se calientan más que los

otros tejidos alrededor, y se mueren. otros tejidos alrededor, y se mueren. otros tejidos alrededor, y se mueren. otros tejidos alrededor, y se mueren.


Ref: http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/empresas/nanospectra_biosciences.htm

Freitas, R.A. 2005. What is nanomedicine? Nanomedicine: Nanotechnology, biology, and Medicine 1:2-9.

otros tejidos alrededor, y se mueren. otros tejidos alrededor, y se mueren. otros tejidos alrededor, y se mueren. otros tejidos alrededor, y se mueren. Otras perspectivas de uso:

• Soldadura de tejidos con láser para heridas Soldadura de tejidos con láser para heridas Soldadura de tejidos con láser para heridas Soldadura de tejidos con láser para heridas

quirúrgicas e injertos.quirúrgicas e injertos.quirúrgicas e injertos.quirúrgicas e injertos.

• Reducción de angiogénesis en ciertos estados de Reducción de angiogénesis en ciertos estados de Reducción de angiogénesis en ciertos estados de Reducción de angiogénesis en ciertos estados de

varias enfermedades.varias enfermedades.varias enfermedades.varias enfermedades.

• Liberación de insulina para tratamiento de diabetesLiberación de insulina para tratamiento de diabetesLiberación de insulina para tratamiento de diabetesLiberación de insulina para tratamiento de diabetes

Nanocásca

ra

Nanoshells* (nanoNanoshells* (nano--cáscaras)cáscaras)::Partículas capaces de absorber o repartir rayos de luz a la Partículas capaces de absorber o repartir rayos de luz a la

longitud de onda deseada. longitud de onda deseada.



Cfr:

http://nano.cancer.gov/objects/img_resource/nanoshells_ani.gif

Nanocásca

ra


• Nanopartículas de oro en cuya superficie se pueden unir diferentes tipos de carbohidratos.

• Mimetizan con las células y reproducen el agrupamiento y la presentación de los carbohidratos en la superficie celular.

• Son solubles en agua y en soluciones

Gliconanopartíc

ula


• Son solubles en agua y en soluciones amortiguadoras fisiológicas. Su nivel de solubilidad se puede modificar a voluntad.

• Son muy estables y no presentan citotoxicidad.


• El oro puede ser sustituido por cadmio-selenio, hierro... proporcionando propiedades de fluorescencia o magnéticas para su aplicación como marcador celular

Aplicaciones:

• En la determinación de grupos sanguíneos a través de la

Gliconanopartí

cula


• En la determinación de grupos sanguíneos a través de la saliva (uniendo a la gliconanopartícula un oligosacárido antigénico característico del grupo sanguíneo a identificar).

• Como sistema de diagnóstico basado en fluorescencia o en magnetismo. (En este último caso, podrían ser nanopartículas de oro y hierro).

Terapia antiadhesiva con gliconanopartículas

A. Adhesión de una célula tumoral (en azul) a las células endoteliales (rosa) a través de la interacción carbohidrato - carbohidrato.

B. Transmigración de la célula tumoral a través de las células endoteliales, lo que lleva a:C. Invasión y mestástasis.D. La presencia de nanopartículas recubiertas de carbohidrato para que se acoplen a la

célula tumoral impide que se llegue a C.

http://www.dicat.csic.es/rdcsic/rdqu12esp.htmGliconanopartí

cula




Cfr:

http://nano.cancer.gov/objects/img_resource/nanoshells_ani.gif

Dendrímeros (nanopartículas estructuradas)

� Son macromoléculas unidas a un núcleo y que conforman una estructura ramificada

� Poliamidoamina

� SPL7013 gel (VivaGel, en fase clínica I)

Product Application Company

Vivagel Gel Vaginal para prevención de VIH

Starpharma

Stratus CS Marcador Cardíaco Dade Behring

SuperFect TransfecciónGénica

Qiagen

Alert Ticket

Detección de Antrax US Army Research

Laboratory

http://www.nanopharmaceuticals.org/sitebuilder/images/dendrimer-405x365.png

http://www.nanopharmaceuticals.org/Dendrimers.html


Se componen de una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas. Algunos están cerrados por media esfera de fulereno, y otros no están cerrados.

Nanotubos o FulerenosNanotubos o Fulerenos

Grafito

http://www.phys.psu.edu/~crespi/images/NanotubeMovie.gif

Nanotubos monocapao de un sólo tubo (single wall nanotubes, SWNTS)

Nanotubos multicapa, de varios tubos metidos uno dentro de otro (multiple wall nanotubes, MWNT )


http://www.phys.psu.edu/people/display/index.html?person_id=202;mode=research;research_description_id=419

Fulereno

FulerenosFulerenos--Balón SoccerBalón Soccer--TierraTierraRelación en forma y dimensionesRelación en forma y dimensiones

http://www.europhysicsnews.com/full/18/article5/article5.html


http://www.nanooze.org/spanish/articles/articlesp15_buckyballs.html

Terapia / Marcado con Fulerenos


Son nanopartículas heterogéneas con un núcleo coloidal metálico o semiconductor, capaz de tener electrones libres y que se recubren de una o más sustancias.Pueden absorber radiaciones en el NIR y/o UV y emitir luz fluorescente, [(Selenito de cadmio), 565 – 655 nm].La primera película suele ser de uno o más materiales

Nanocristales semiconductoresNanocristales semiconductores

(Quantum Dots)(Quantum Dots)

La primera película suele ser de uno o más materiales hidrófilos para compatibilizarlos en medios biológicos y para evitar la lixiviación del metal desde el núcleo. (PEG, PEG-COOH, PEG-NH2.

La segunda capa suele ser estar compuesta de moléculas con grupos funcionales que facilitan la conjugación con sustancias de diagnóstico o de actividad terapéutica, o bien ligandos a receptores celulares o anticuerpos.


Jessica P. Ryman-Rasmussen, Jim E. Riviere, and Nancy A. Monteiro-Riviere1. (2006). Toxicol. Sci. 91(1):159-165.Nature Protocols Vol.2, No..5, 2007 (http://www.wcigtccne.org/uploaddocs/Nature-Protocols-2007.pdf)

Nanocristales semiconductoresNanocristales semiconductores

(Quantum Dots)(Quantum Dots)

Capacidad de la respuesta fluorescente de distintos QD en animales vivos.(A) 1 × 106 células troncales embrionarias marcadas con QD 525, 565, 605, 655, 705, y 800; inyectadas subcutáneamente en la espalda de ratón. Observación con una sola fuente de luz, justo después de la inyección. (B) Cuantificación de la intensidad de la señal fluorescente, definida como la relación entre señal total recibida/tiempo de exposición en milisegundos.Lin et al. BMC Biotechnology2007 7:67 doi:10.1186/1472-6750-7-67


Laboratorio de Farmacia Molecular y Liberación Controlada

Área de Tecnología Farmacéutica, Departamento de Sistemas BiológicosDivisión de Ciencias Biológicas y de la Salud


Acuosomas

Cubosomas (sólidos / cristales líquidos)

PolimerosomasAcuasomaAcuasomaAcuasomaAcuasoma Polimerosomas

Hidrogeles

Investigadores:

Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda (QFB, Tecnología Farmacéutica) Formulación).

M. en C. Hilda Lilia Cárdenas Rodríguez (QFI, Biofarmacia).

M. en C. Norma Angélica Noguez Méndez (QFB, Biofarmacia / Bioingienería).

Dra. Irma Rojas Oviedo (Química, Polímeros, Síntesis orgánica).

AcuasomaAcuasomaAcuasomaAcuasoma

PolimerosomaPolimerosomaPolimerosomaPolimerosoma

Colaboradores actuales:Colaboradores actuales:Colaboradores actuales:Colaboradores actuales:

Dr. José Reyes Gasga (Instituto Física, UNAM)


Área de Tecnología Farmacéutica, Departamento de Sistemas BiológicosDivisión de Ciencias Biológicas y de la Salud


AcuasomaAcuasomaAcuasomaAcuasoma Dr. José Reyes Gasga (Instituto Física, UNAM)

Dr. Ramiro García García (Instituto Física, UNAM)

Dr. Gabriel Marcelín Jiménez (Hospital General de México,

SSA)

IIQ. Alejandro Rubio Martínez (Instituto Tecnológico de

Querétaro)

Otras colaboraciones:Otras colaboraciones:Otras colaboraciones:Otras colaboraciones:

Dra. Marisa Cabeza Salinas (UAM-Xochimilco)

Dr. Carlos Camacho Camacho (UAM-Xochimilco)

CubosomaCubosomaCubosomaCubosoma


Área de Tecnología Farmacéutica, Departamento de Sistemas Biológicos

División de Ciencias Biológicas y de la Salud

Universidad Autónoma Metropolitana-

Xochimilco, MéxicoAcuasomaAcuasomaAcuasomaAcuasoma Xochimilco, MéxicoAcuasomaAcuasomaAcuasomaAcuasoma

PolimerosomaPolimerosomaPolimerosomaPolimerosoma

Colaboradores de la MCF, UAM-X:

M. en C. Rodrigo A. Salazar M. en C. Adriana López Torres M. en C. Gabriela Cruz Ruiz QFB. Luis Manuel Mendoza Morales

Núcleo inorgánico + carbohidratoCarbohidrato /

Núcleoinorgánico

ACUOSOMAS

Proceso de formación

carbohidratoCarbohidrato / polímero

Acuosoma FármacoProf. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda

Rojas-Oviedo, I; Salazar-López, RA;; Qurino-Barreda, CT y Reyes-Gasga, J. (2007). Eur. J. Pharm. Sci.

PROCESO DE FORMACIÓN Y CONTROLES

Reacción química para obtener los núcleos

Ultrasonido / Microondas durante formación y crecimiento de núcleos

Lavado y Filtrado

Ultrasonido / Microondasdespués de precipitación

ACUOSOMASEtapa I:

Difractometría laser / Lavado y Filtrado

Liofilizado / Secado a presión reducida

M.E.T. M.E.B.

Digitalización de imágenes

Difractometría de Rayos X de polvos

GranulometríaProf. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda

Difractometría laser / Potencial Zeta

FORMACIÓN DE PELÍCULAS / CONTROLES

Núcleos (Fosfato de Calcio)

Solución de carbohidrato / polímero Dispersión de núcleos (agitación/ultrasonido)

ACUOSOMAS Etapa II:

• Estudios Mezclado / Agitación

Filtrado / Secado

M.E.T. M.E.B.

Digitalización de imágenes

Difractometría de Rayos X de polvos

GranulometríaProf. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda

M.F.A.

• Estudios

preclínicos

• Formulación

• Estudios clínicos

Imágenes de Transmisión y de Barrido de Núcleos recubiertos de Lactosa

Acuosomas

Lote L6NL1


Acuosoma de

Indometacina

POLIMEROSOMAS

Formación del polimerosoma de copolímero PBA-PAA en el capilar por técnica de microfluidos

* Cfr: Cruz-Ruiz, G. 2008. Tesis de Maestría Cs. Farm. UAM-X


POLIMEROSOMAS

(a)(b)

(c) (d)

Proceso de ruptura de un polimerosoma de copolímero de PBA-PAA cargado con ciclofosfamida, en HCl 0.1 M

(c) (d)

Cfr: Cruz-Ruiz, G. 2008. Tesis de Maestría Cs. Farm. UAM-XProf. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda

Oportunidades y retos

En promedio, cada país produce una patente cada 50 artículos científicos (líneaascendente en el gráfico). Países que llevan apostando por la nanotecnología desdecomienzos del siglo XXI, como Irlanda, que gasta 5,6 euros por persona y año ennanotecnología, produce una patente cada 18 artículos.Razón:La enorme presión por publicar los resultados de una investigación cada vezmás competitiva desincentiva la protección de la propiedad intelectual, claramenteinfravalorada en el ámbito universitario.

I+D+i en nanotecnología: Oportunidades y retos. García Martínez, J. Laboratorio de Nanotecnología Molecular. Universidad de Alicante.http://www.madrimasd.org/informacionIdi/analisis/analisis/analisis.asp?id=36438(Ago.19, 2010)

NanocienciaNanociencia/Nanotecnología/Nanotecnología

Cfr: I+D+i en nanotecnología: Oportunidades y retos. García Martínez, J. Laboratorio de Nanotecnología Molecular. Universidad de Alicante.http://www.madrimasd.org/informacionIdi/analisis/analisis/analisis.asp?id=36438(Ago.19, 2010)

Países como República Checa, Israel y Suecia tienen una buenaproducción en nanotecnología (0,25 patentes/PIB y 10publicaciones/PIB), mientras que Malta y Portugal presentan lasproducciones más bajas (menos de 0,01 patentes/PIB y unapublicación/PIB).

La sistematización de la búsqueda y análisis de lainformación en bases de patentes internacionales como:

• USPTO (United States Patent and Trademark Office• Espacenet (Latipat) • BANAPA (Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial)

Estado del Arte de la Nanotecnología Estado del Arte de la Nanotecnología

FarmacéuticaFarmacéutica

• OEPM (Oficina Española de Patentes y Marcas)

Resultado (2009):SeSe observaobserva queque lala nanotecnologíananotecnología enen elel campocampofarmacéuticofarmacéutico sese encuentraencuentra enen unun estadoestado dede madurezmadurez aptaaptaparapara elel mercado,mercado, peropero tambiéntambién sonson limitadaslimitadas laslasoportunidadesoportunidades dede conseguirconseguir queque lala investigacióninvestigación seaseanovedosanovedosa yy patentablepatentable..


Número de patentes reg is tradas en c inc o bas es de

datos por tipo de nanopartíc ula

Caso México:Existen alrededor de un centenar depatentes que contienen tecnologías

Patentes de

nanopartículas

farmacéuticas

0

2000

4000

6000

8000nanos oma

nanos oma farmnanoc ás cara

nanos hell pharm

dendrimers

dendrimers pharm

fullerens

fullerens pharm

nanotubes

nanotubes pharmbuc ky ball

buc ky ball pharmquantum dots

quantum dots pharm

glyc onanopartic les

glyc onanopartic les pharm

nanocrys tal

nanocrys tal pharm

aquas omes

aquos omes pharm

s olid lipid nanopartic les

s olid lipid nanopartic les

pharm

us p

es pac enet

wipo

impi

oepm

patentes que contienen tecnologíasrelacionadas con nanopartículas.Sólo una de esas patentes es deaplicación farmacéutica.Se han empleado profundamentetecnologías derivadas de otroscampos (polímeros y cristalesópticos: fulerenos y nanotubos).

Las gliconanopartículas se hanusado como marcadores enbiología celular.Nivel mundial

Prof. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda(Septiembre, 2008)(Septiembre, 2008)(Septiembre, 2008)(Septiembre, 2008)

RETOS

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FarmacéuticosFarmacéuticos

Obtener sistemas seguros de vectorización de fármacos.


Parenteral

Nasal

Oftálmico

Transdérmicos

RETOS

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Vinculación UniversidadVinculación Universidad--IndustriaIndustria

Vincular la investigación que se realiza en este campo en lasuniversidades, con la industria farmacéutica nacional parafavorecer el tránsito de nanociencia a nanotecnología.

Compartir riesgos y beneficios (convenios, contratos) para obtenerpatentes y otras figuras de propiedad industrial.

Potenciar la cultura emprendedora de sus alumnos, egresados yprofesores: incubadoras y centros de emprendedores(incubadora(incubadora(incubadora(incubadora

dededede empresasempresasempresasempresas dededede lalalala UANL)UANL)UANL)UANL)....Prof. Dr. Carlos Tomás Quirino-Barreda

RETOS

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Formación de Recursos HumanosFormación de Recursos Humanos

Las universidades deben:

• Incluir la nanociencia y la nanotecnología en las curricula.

• Generar programasque incluyan la modalidad a distancia.

• Promover conveniosy adecuar sus planes y programas de estudiopara facilitar la Movilidad de estudiantes y profesores con otrasinstituciones nacionales y extranjeras, así como en la industria.


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Las universidadesdeben:

Formación de Recursos HumanosFormación de Recursos HumanosLas universidadesdeben:

• Propiciar distintos programasde formación de recursos humanos depre y posgrado (licenciatura, maestría, doctorado y de educacióncontinua (cursos, diplomados, simposia, entre otros), considerandolas prioridades de salud y las tecnologías factibles de aplicar en elcontexto de desarrollo de la industria nacional.

• Generar Programas curricularmente flexibles, centrados en elalumno y con la investigación y la resolución de problemastransdisciplinarios como sistema de enseñanza-aprendizaje.


RETOS

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El Estado y las asociacionesde profesionistas y académicos deben

Estado y SociedadEstado y SociedadEl Estado y las asociacionesde profesionistas y académicos deben

promover y asegurar:

• El direccionamiento de los recursos económicos provenientes de losimpuestos en general y de los de la industria en particular, aproyectos de responsabilidad compartida en nanociencia ynanotecnología para:Procesos y productosEquipamientoEvaluar y legislar el impacto en los seres vivos y el medio ambientePara programas de formación de recursos humanos


CLUSTER DE NANOTECNOLOGIA DENUEVO LEON

No. de proyecto AVANCE: 0110474

Responsable Técnico de la AERI:

Dr. Jesús González Hernández

CIMAV

Director

DINANO

http://www.nanotechproject.org

http://www.nanomedjournal.com


[email protected]

http://www.cosmeticsdatabase.com

http://www.bioworld.com


[email protected]

http://cbs.xoc.uam.mx/posgrados/mcf

nanomedicamentos . los retos científicos, tecnológicos y...

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