Uno de los avances científicos más interesantes de los últimos tiempos es la aplicación de la nanotecnología a la biología. Esta combinación abre nuevas fronteras a la medicina, al permitir la creación de nuevos remedios. Lo explica Sonia A. Contera, catedrática de Física Biológica en la Universidad de Oxford.
Física y nanotecnología
La realidad es muy compleja, pero, para sobrevivir, es muy importante entenderla. La clave para sobrevivir es entender bien el ambiente complejo que nos rodea. La física es una de las formas de entender la realidad que ha tenido más éxito. Es capaz de transformarla porque puede extraer intuiciones de sus modelos lógicos y matemáticos. Esas intuiciones luego se transforman en tecnología.
En el momento en que la física llegó a la nanotecnología, se abrió una puerta. La puerta de poder preguntar a la complejidad biológica. El inicio de la nanotecnología en la biología fue, principalmente, médico. Los médicos intentaron usar las nanopartículas para mejorar el tratamiento del cáncer. El tratamiento del cáncer por quimioterapia ha producido muy pocas nuevas medicinas en las últimas décadas. Y las que ha producido son muy poco efectivas. Por tanto, los médicos buscan nuevas formas de interaccionar con genes y proteínas a través de la nanotecnología. Esto les permitirá tener una manera más directa de atacar problemas, como el cáncer.
Aplicaciones médicas
Ahí surgieron las medicinas que se empezaron a poner en liposomas. Empezaron a colocarse en nanopartículas parecidas a las vacunas del Covid-19 para tratar cánceres. Esto ha tenido un efecto bastante limitado porque los cánceres pueden inmunizarse frente a estas nanopartículas. Hay muy pocos tratamientos de farmacología tradicional que hayan llegado al mercado.
Otra aplicación de la nanotecnología a la medicina han sido los sensores. El problema de los sensores todavía es muy complejo. Se han producido grandes avances en los últimos cinco años, con nuevas maneras de crear sensores. Pero la pandemia ha llegado un poco pronto para los sensores y hasta ahora no ha habido suficiente inversión en este campo. El sueño de muchas personas trabajando en este campo es crear como pegatinas de nanopartículas. Podríamos adherirlas al cuerpo. Serían capaces de medir, en tiempo real, las concentraciones de elementos químicos, por ejemplo, de glucosa. Entonces, podrían reaccionar aportando insulina cuando el cuerpo lo necesita, o creando tratamientos específicos en campos concretos. La pandemia está acelerando muchísimo la inversión en este tipo de proyectos. Queremos sensores que puedan hablar con nuestro teléfono y que nos permitan observar las enfermedades que tenemos.
Los médicos buscan nuevas formas de interaccionar con genes y proteínas a través de la nanotecnología. Esto les permitirá tener una manera más directa de atacar problemas, como el cáncer.
Nanotecnología y proteínas
Un campo que va a revolucionar la nanotecnología es la nanotecnología hecha con proteína. Este tipo de tecnología permiten fabricar proteínas que no existen en la naturaleza, usando células. Esta es la nanotecnología más precisa y radical que existe, pero no es un sueño. En 2022 ya tenemos en el mercado una vacuna para el Covid-19 hecha con nanotecnología de proteínas.
Durante la pandemia hemos visto que las nanopartículas de lípidos con ARN son capaces de entrenar al sistema inmunológico para quitar un virus, pero también para quitar el cáncer. Las nanopartículas y las medicinas tradicionales no han tenido ningún éxito muy relevante en los últimos veinte años en el tratamiento del cáncer. Pero las inmunoterapias están cambiando radicalmente el tratamiento de las enfermedades.
Tecnologías emergentes
Estas tecnologías de inmunoterapia, o la tecnología de las proteínas, son tecnologías emergentes. Ya no se basan en una forma reduccionista de crear tecnología, de ver los átomos, juntarlos y, a partir de ahí, diseñar. Por el contrario, están usando la complejidad de la vida para crear nuevas tecnologías. Las vacunas del Covid-19 son nanopartículas de lípidos con ARN dentro, que son capaces de activar el sistema inmunológico para inmunizar contra el virus. Ya no se buscan solo vacunas inyectables, sino también como implantes para el cáncer. Están empezando a usarse modelos nanotecnológicos y materiales no solo para implantar sino, también, para reparar tejidos.
Otra área de la tecnología que está transformando el tratamiento de muchos problemas de daños en tejidos, por enfermedad o por accidente, es la medicina regenerativa basada en nanomateriales, desde la reparación de la espina dorsal, lograr que las neuronas vuelvan a hablar unas con otras después de un accidente, a los órganos en chip -crear órganos artificiales que nos permitan entender mejor la biología de los órganos y crear medicinas.
El futuro de la computación
Los modelos inteligentes y de datos llevan a la relación entre la biología, la nanotecnología y el futuro de la computación. Los problemas biológicos y médicos son muy complejos y, probablemente, no se puedan resolver con los modelos de computación actuales. Ahora estamos intentando introducir la inteligencia artificial en casi todas las medidas médicas. De una manera u otra, necesitamos formas mejores de entender todos esos datos que estamos recogiendo de un montón de enfermedades, de un montón de procesos.
Los científicos empiezan a inspirarse en la biología para crear nuevos computadores que les permitan, por ejemplo, ser más rápidos en comprender los problemas médicos. Son los computadores neuromórficos, que puedan, por ejemplo, imitar a una planta cuando se gira hacia el sol. Este tipo de computación neuromórfica es comprender cómo la naturaleza es capaz de entender y de crear computaciones usando la energía y la información. La idea es que estas estructuras complejas son capaces de cambiar de forma para entender la información. La materia, orgánica o inorgánica, a escala nanométrica, es capaz de producir computaciones. Son computaciones analógicas, no son digitales, y van a transformar cada vez más la manera en que procesamos lo que entendemos por información.
Nuevos robots
Esto está empezando a dar lugar a nuevos robots. Por ejemplo, estructuras blandas como un robot de plástico al que se le han puesto unas células que son capaces de sentir la luz que hay a su alrededor y el juguete robótico es capaz de moverse hacia la luz. En muchos laboratorios se empieza a ver que los sistemas biológicos también son capaces de generar computaciones cuánticas o, si podemos aprender de la biología, de crear computaciones cuánticas que nos permitan superar las limitaciones de la computación digital.
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