La magia de lo pequeño: nanopartículas que luchan contra enfermedades gigantes

Las nanopartículas son materiales muy pequeños cuyas dimensiones se encuentran en el orden de los nanómetros (un millón de veces menor que un milímetro). Para hacernos idea, son como 5 000 veces más pequeñas que un grano de arena.

Aunque hablar de nanopartículas suene futurista, ya en la antigua Mesopotamia (siglo IX a. e. c.) los alfareros las empleaban para dar color a sus obras y conseguir distintos efectos ópticos. Hasta el siglo XIX, no hubo una descripción científica de las propiedades ópticas de los nanometales, proporcionada por el físico británico Michael Faraday. Bien entrado el siglo XX, en los años 70, se acuña por fin el término nanopartícula.

Actualmente, estos minúsculos materiales se emplean en ámbitos tan variados como la cosmética, la remediación ambiental o la sanidad. Así nace la nanomedicina, rama de la medicina que aplica el conocimiento y herramientas de la nanotecnología para diagnosticar, prevenir y tratar enfermedades.

Entre las dolencias que se encuentran en el punto de mira de la nanomedicina está el cáncer, una de las principales causas de muerte a nivel mundial. Se estima que una de cada cinco personas padecerá a lo largo de su vida esta patología, que provoca la muerte de uno de cada nueve hombres y una de cada doce mujeres.

Los tratamientos contra el cáncer más utilizados son la cirugía, la quimioterapia y la radioterapia, pero cada uno presenta sus inconvenientes. Por ejemplo, no todos los tumores se pueden operar debido a su localización, como ocurre con el de páncreas. Además, la radio y quimioterapia son inespecíficas, es decir, afectan tanto a células tumorales como sanas, causando multitud de efectos secundarios.

Para mejorar este escenario, la ciencia está desarrollando terapias innovadoras como los tratamientos basados en nanopartículas.

Un vehículo para el transporte de medicamentos

Cuando los fármacos se absorben, pasan al torrente sanguíneo, por donde circulan. Al ser de pequeño tamaño, una cantidad considerable se escapa de los vasos y se acumula en tejidos sanos. Otra parte importante se elimina a través del hígado y los riñones, ocasionando daños en estos órganos a largo plazo.

Teniendo en cuenta que parte del medicamento administrado no llega a las regiones tumorales, las dosis de administración suelen ser elevadas, para garantizar que alcance su diana, lo que termina resultando tóxico para el organismo.

¿Cómo pueden ayudarnos unas diminutas partículas a resolver estos enormes problemas? Aunque parezcan pequeñas, las nanopartículas son lo suficientemente grandes como para encapsular en su interior moléculas del tamaño de los fármacos, caso de los agentes quimioterapéuticos. Esto permite protegerlos, como si se tratase de una armadura, aumentando su retención en el torrente sanguíneo y disminuyendo tanto los efectos secundarios en tejidos sanos como su eliminación anticipada.

Dado que todo o casi todo el compuesto llega a la región tumoral, gracias a esta estrategia se puede reducir la dosis de administración y, con ello, la toxicidad, sin reducir el efecto terapéutico.

Directas a la diana

Además de servir como armadura para el fármaco, las nanopartículas funcionan como vehículo con una dirección clara: la región tumoral. Pero ¿cómo saben estos nanovehículos llegar a su destino?

Para que las células tumorales puedan crecer a mayor velocidad que las sanas, necesitan mayor aporte de nutrientes y oxígeno. Lo consiguen emitiendo las señales necesarias para que se sinteticen nuevos vasos sanguíneos alrededor del tumor. Estos vasos son diferentes a los que riegan tejidos sanos, ya que se caracterizan por presentar ventanas o cavidades por las que se escapa todo aquello que viaja por la sangre y que cabe a través de ellas.

Una vez administrado al paciente el fármaco encapsulado en nanopartículas, este va viajando por el torrente sanguíneo hasta llegar a la región tumoral. A través de las ventanas de esos vasos especiales, las nanopartículas pueden escapar del torrente, acumulándose en el tumor. Este proceso se conoce como vehiculización pasiva del fármaco.

Podemos potenciar la llegada del agente quimioterapéutico al tumor mediante una vehiculización activa hacia su diana. Consiste en lo siguiente: todas las células de nuestro organismo presentan en su superficie una serie de moléculas que otorgan identidad, como si de una matrícula o un documento de identidad se tratase. Dichas moléculas varían dependiendo del tipo celular; por ejemplo, las células que componen nuestra piel presentan en su superficie moléculas distintas a las de nuestras neuronas, diferentes a su vez de las que caracterizan a las células tumorales.

Utilizando este fenómeno como estrategia, se pueden incorporar en la superficie de las nanopartículas moléculas capaces de reconocer células tumorales y unirse a ellas, como un dardo dirigido a su diana.

Llegan los primeros nanofármacos

En 1995 llegó a la práctica clínica la primera nanoformulación, denominada Doxil. Este medicamento, basado en el uso de una nanopartícula como vehículo del fármaco Doxorrubicina, se emplea en el tratamiento de cáncer de ovario, sarcoma de Kaposi y mieloma múltiple.

A pesar de que la aprobación de un nuevo fármaco es un proceso lento y complejo, ya han llegado a pacientes más de 70 nanofármacos, y alrededor del doble se encuentran actualmente en ensayos clínicos. Aunque la mayoría son anticancerosos, también se comercializan nanomedicamentos con otras finalidades, como el tratamiento de enfermedades autoinmunes, neurológicas o inflamatorias.

Estos pequeños soldados han combatido incluso en una pandemia mundial, la covid-19, sirviendo de herramienta para la creación de las vacunas de Pfizer/BioNTech y Moderna.

Conclusión

A lo largo de la historia, el ser humano siempre ha sabido utilizar los recursos de la naturaleza para cubrir sus necesidades. El uso de nanopartículas en medicina ha demostrado ser una estrategia clave en la mejora de la calidad de vida de pacientes, ya que supone un puente entre las terapias convencionales, como la quimioterapia, y los tratamientos modernos basados en terapias específicas y personalizadas.

Como dijo el Premio Nobel español Severo Ochoa:

“La ciencia siempre vale la pena, porque sus descubrimientos, tarde o temprano, siempre se aplican”.

Este artículo fue finalista en la IV edición del certamen de divulgación joven organizado por la Fundación Lilly y The Conversation España.

María del Carmen Martín Hernández, Investigadora predoctoral en la Unidad de Innovación Biomédica, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.