Aplicacin de la nanotecnologa en la deteccin de clulas cancergenas

SUBSECRETARA DE EDUCACIN SUPERIORDIRECCIN GENERAL DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICAINSTITUTO TECNOLGICO DE IGUALA

INSTITUTO TECNOLGICO DE IGUALAINGENIERA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

APLICACIN DE LA NANOTECNOLOGA EN LA DETECCIN DE CLULAS CANCERIGENAS

Presenta

ERICK MICHEL CURIEL SOTO 10670316ROSALINDA GONZLEZ OCAMPO 10670070

Asesor

L.I. MARTIN ORTEGA OCAMPO

Iguala de la Independencia, Gro., Diciembre de 2013.

NDICE

INTRODUCCION ------------------------------------------------------------- 1

RESUMEN--------------------------------------------------------------- 3

MARCO TEORICO ----------------------------------------------------------- 4

OBJETIVOS -------------------------------------------------------------------- 8

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA----------------------------------- 9

JUSTIFICACION -------------------------------------------------------------- 10

RESULTADOS ---------------------------------------------------------------- 11

CONCLUSIONES------------------------------------------------------------- 15

BIBLIOGRACIAS ------------------------------------------------------------- 16

INTRODUCCINLa palabra "nanotecnologa"[footnoteRef:2] es usada extensivamente para definir las ciencias y tcnicas que se aplican al un nivel de nanoescala, esto es una medida extremadamente pequeas "nanos"[footnoteRef:3] que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus tomos. En sntesis nos llevara a la posibilidad de fabricar materiales y mquinas a partir del reordenamiento de tomos y molculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman quien fue el ganador del premio Nobel de Fsica de 1965, fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnologa en el clebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnolgico de California) el 29 de diciembre de 1959, titulado En el fondo hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom). [2: Nanotecnologa: Es el estudio y desarrollo de sistemas en escala nanometrica ] [3: Nano: es un prefijo griego que significa mil millones aplicandolo a las unidades de medida ,corresponde a una mil millonesima parte de un metro (10^-9)]

Otras personas de esta rea fueron Rosalind Franklin, James Dewey Watson y Francis Crick quienes propusieron que el ADN era la molcula principal que jugaba un papel clave en la regulacin de todos los procesos del organismo, revelando la importancia de las molculas como determinantes en los procesos de la vida.Pero estos conocimientos fueron ms all, ya que con esto se pudo modificar la estructura de las molculas, como es el caso de los polmeros o plsticos que hoy en da encontramos en nuestros hogares. Pero hay que decir que a este tipo de molculas se les puede considerar grandes.Hoy en da la medicina tiene ms inters en la investigacin en el mundo microscpico, ya que en l se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan las enfermedades, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido ms beneficiadas como es la microbiologa, inmunologa, fisiologa; han surgido tambin nuevas ciencias como la Ingeniera Gentica, que ha generado polmicas sobre las repercusiones de procesos como la clonacin o la eugenesia.[footnoteRef:4] [4: Eugenesia: Es un procedimiento que permite la manipulacin gentica]

El desarrollo de la nanociencia y la nanotecnologa en Amrica Latina es relativamente reciente, en comparacin a lo que ha ocurrido a nivel global. Pases como Mxico, Costa Rica, Argentina, Venezuela, Colombia, Brasil, Argentina y Chile contribuyen a nivel mundial con trabajos de investigacin en distintas reas de la nanociencia y la nanotecnologa. Adems, algunos de estos pases cuentan tambin con programas educativos a nivel licenciatura, maestra, posgrado y especializacin en el rea. Mxico, ha mostrado un progreso discreto en el desarrollo de la nanotecnologa; por ello, consider importante impulsar la investigacin multidisciplinaria con diversas instituciones universitarias. El doctor Nikola Batina, investigador del Departamento de Qumica de la Unidad Iztapalapa especialista en la nanotecnologa seal que actualmente la presencia de la UAM[footnoteRef:5] es importante a escala nacional por la calidad de las investigaciones en curso, pero se requiere crear una escuela especfica para estar en posibilidades de participar en la revolucin nanotecnologa. [5: UAM: Universidad Autnoma Metropolitana]

Entre las instituciones donde se desarrolla investigacin de este tipo se encuentran la Universidad Nacional Autnoma de Mxico, el Instituto Politcnico Nacional, el Instituto de Materiales en Chihuahua. El doctor Nikola Batina coment que en la UAM se cre desde 2007 la Red Nanociencias, aunque hay pocos lugares en Mxico para estudiar la nanotecnologa. El investigador plante que la nanotecnologa es una guapa mujer que puede llamarse Esperanza. Hoy en da la nanotecnologa es muy til en la deteccin de clulas cancergenas en el organismo, ya que el cncer es un proceso de crecimiento y diseminacin incontrolados de clulas. Puede aparecer prcticamente en cualquier lugar del cuerpo. El tumor suele invadir el tejido circundante y puede provocar metstasis en puntos distantes del organismo. Muchos tipos de cncer se podran prevenir evitando la exposicin a factores de riesgo comunes como el humo de tabaco. Adems, un porcentaje importante de cnceres pueden curarse mediante ciruga, radioterapia, quimioterapia o con nanotecnologa ya que es una herramienta formidable contra el cncer, pues se pueden aplicar medicamentos sin ocasionar daos a otros tejidos., especialmente si se detectan en una fase temprana.

RESUMEN

El objetivo principal del desarrollo e introduccin de nuevas tecnologas debe ser mejorar las condiciones de vida y de salud. En consecuencia, ante el desarrollo de cualquier tecnologa nueva, surgen dos cuestiones importantes. Primera, cmo contribuir la nueva tecnologa a la salud. Y, segunda, si la tecnologa muestra potencial para mejorar eficientemente estndares de salud en aquellos casos que tengan acceso a sta, hasta qu punto ser posible hacerla ampliamente accesible, si no es que universalmente accesible. En el caso de la nanotecnologa uno de sus desafos es que tenga la posibilidad de convertirse en un instrumento que ayude al diagnostico del cncer en poblacin de bajos recursos. El uso de bionanoestructuras[footnoteRef:6] y nanodispositivos para sistemas y procedimientos mejorados y novedosos de prevencin, diagnostico, tratamiento y regeneracin constituye el corazn de la denominada nanomedicina que es la combinacin de la nanotecnologa con la medicina la cual nos brinda en nfasis de enfoque hacia una medicina personalizada para la deteccin de clulas cancergenas en el organismo ya que existen diferentes maneras para realizar con xito esa tarea como es el desarrollo de estructuras tiles para transportar drogas (frmacos) que tienen como objeto atacar tumores cancerosos. [6: Bionanoestructuras: Son nanopartculas que colocada en una clula es capaz de emitir seales cuando se produce un cambio de funcionamiento.]

MARCO TERICO

En los ltimos aos, la Nanotecnologa se ha convertido en uno de los ms importantes y excitantes campos de vanguardia en la Fsica, Qumica, Ingeniera y Biologa. Resulta promisoria en el sentido de que en un futuro cercano nos proporcionar muchos avances que cambiarn los logros tecnolgicos en un amplio campo de aplicaciones.

[footnoteRef:7]El actual inters generalizado por la nanotecnologa data de los aos comprendidos entre 1996 y 1998, cuando, bajo los auspicios del World Technology Evaluation Center (Centro de Evaluacin de la Tecnologa Mundial, WTEC) y con la financiacin de la Nacional Science Foundation (Fundacin Nacional de Ciencias) y de otras agencias federa- les, se realiz un estudio mundial sobre las investigaciones y el desarrollo en el rea de la nanotecnologa, con el propsito de valorar sus potencialidades en la innovacin tecnolgica. La Nanotecnologa se basa en reconocer que las partculas con tamaos inferiores a 100 nanmetros (un nanmetro es la milmillonsima parte de un metro) confieren nuevas propiedades y nuevos comportamientos a las nanoestructuras que con ellas se construyan. Esto sucede porque las partculas, que son menores que las longitudes caractersticas asociadas a un fenmeno particular, frecuentemente manifiestan una nueva qumica y fsica, lo que lleva a un nuevo comportamiento que depende del tamao. As, por ejemplo, se ha observado que la estructura electrnica, la conductividad, la reactividad, la temperatura de fusin y las propiedades mecnicas varan cuando las partculas alcanzan tamaos inferiores a cierto valor crtico. [7: Introduccin a la nanotecnologa Charles P. Poole Jr. Frank J. Owens Editorial Revert, S.A.]

La dependencia del comportamiento con el tamao de la partcula permite disear sus propiedades. El estudio de la WTEC concluy que esta tecnologa ofrece enormes potencialidades que contribuirn a avances significativos en amplias y variadas reas tecnolgicas, que van desde producir materiales ms resistentes y ligeros hasta la reduccin del tiempo de transporte de un frmaco nanoestructurado en el sistema circulatorio del cuerpo humano, desde el incremento de la capacidad de almacenamiento de las cintas magnticas hasta suministrar conmutadores ms veloces para los ordenadores.

Sin embargo, la nanotecnologa est an en la frontera entre la realidad cientfica y los anlisis de prospectiva a largo plazo, entre los primeros resultados y las expectativas de futuro. Hay que tener en cuenta que con el trmino nanotecnologa no nos referimos a un nico concepto, sino que se trata de un conjunto de diferentes tecnologas y enfoques.

La nanobiotecnologa o aplicaciones de la nanotecnologa a los sistemas biolgicos tienen su rea de aportacin en medicina mediante nuevos sistemas de diagnstico tanto a nivel molecular como por tcnicas de imagen, nuevas terapias ms selectivas y eficientes y como soporte tecnolgico a la medicina regenerativa.

[footnoteRef:8]En particular, la Nanomedicina es un mbito de investigacin cientfico y tecnolgico interdisciplinario que pretende mediante el desarrollo y la aplicacin de la nanotecnologa, mejorar el diagnstico, tratamiento y prevencin de enfermedades y lesiones traumticas, as como preservar y mejorar la salud y calidad de vida. Para ello, la Nanomedicina pretende mejorar el conocimiento y comprensin del cuerpo humano a nivel molecular con el fin de poder analizar, supervisar, controlar, reparar, reconstruir y mejorar cualquier sistema biolgico humano. La Nanomedicina estudia las interacciones a la nanoescala y para ello desarrolla y utiliza dispositivos, sistemas y tecnologas que incluyen nanoestructuras capaces de interactuar a escala molecular y que se interconectan en su caso con microsistemas para interaccionar a nivel celular o subcelular. [8: Cancer Nanothecnology Plan National Cancer Institute 2012]

El cncer es la principal causa de muerte a escala mundial. Se le atribuyen 7,6 millones de defunciones (aproximadamente el 13% del total) ocurridas en todo el mundo en 2008. Los principales tipos de cncer son los siguientes:pulmonar (1,37 millones de defunciones);gstrico (736 000 defunciones);heptico (695 000 defunciones);colorrectal (608 000) defunciones;mamario (458 000 defunciones);cervicouterino (275 000 defunciones).[footnoteRef:9]El tratamiento del cncer requiere una cuidadosa seleccin de una o ms modalidades teraputicas, como la ciruga, la radioterapia o la quimioterapia. El objetivo consiste en curar la enfermedad o prolongar considerablemente la supervivencia y mejorar la calidad de vida del paciente. [9: Nanotecnologa y cncer. (2009).]

Varias instituciones estn estudiando y realizando varias investigaciones acerca de la nanotecnologa con la finalidad de curar y detectar a tiempo esta enfermedad y dar un tratamiento menos daino al paciente, una de estas instituciones es elInstituto Nacional de Cncer de los Estados Unidos, donde su principal objetivo es utilizar la nanotecnologa (sin duda uno de los avances tecnolgicos claves de nuestros tiempos), para eliminar antes de 2015 las muertes y el sufrimiento causados por el cncer. En este sentido las investigaciones actuales se centran en cmo utilizar la nanotecnologa para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para diagnosticar, comprender y tratar el cncer.Investigaciones ya realizadas han logrado desarrollar nano-aparatos capaces de detectar un cncer en la fase muy preliminar, localizarlo con extrema precisin, proporcionar tratamientos especficamente dirigidos a las clulas malignas y medir la eficacia de dichos tratamientos en la eliminacin de las clulas malignas. Pero las investigaciones continan, y tal es el alcance de los ltimos avances tecnolgicos en este campo, que expertos creen que la nanotecnologa transformara las propias bases del diagnostico, tratamiento y prevencin de esta enfermedad mortal.

Hasta el momento un equipo de cientficos de la empresa Nanospectra Biosciences han logrado desarrollar nano-partculas de cristal baadas en oro capaces de invadir un tumor y, cuando se calientan a travs de un sistema remoto, capaces de destruirlo.

OBJETIVOS

Objetivo General

Demostrar la aplicacin de la nanotecnologa en la ayuda del diagnostico de cncer.

Objetivos Especficos Mencionar los desafos de la nanotecnologa al manipular las clulas en sus caractersticas nicas a escala nanomtrica.[footnoteRef:10] [10: Escala nanomtrica: Nos referimos desde una dcima de nanmetro a una centena de nanmetro (0.1 nm hasta 100 nm).]

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la medina existen diferentes mtodos para detectar las clulas cancerosas para poder brindar el tratamiento adecuado al paciente, pero la desventaja ms notable es que tiene que pasar por un largo proceso para detectar con xito las clulas en su organismo y a su vez comenzar con su tratamiento lo antes posible.

Por tal razn, se estn implementando nuevos mtodos que facilitaran la deteccin de las clulas cancerosas y as mejorar la calidad de vida del paciente en el proceso de su tratamiento, ya que a veces estos suelen ser muy tediosos para el mismo.

Permitiendo as su pronta eliminacin del organismo mediante la ayuda de nanopartculas[footnoteRef:11] capaces de observar clulas cancerosas de manera individual y rastrearlas para poder destruirlas y as acabar con ellas sin que vuelvan a surgir. [11: Nanoparticulas: Pequeas estructuras con gran potencial.]

JUSTIFICACIN

Este es el anteproyecto asignado en el curso de Taller de Investigacin I. El proyecto trata acerca del problema plateado: Aplicacin de la nanotecnologa en el tratamiento de clulas cancergenas.Este proyecto es un aporte al rea de sistemas computacionales como profesionales debido a que trata de un tema innovador relacionado con sistemas mecnicos programables a escala nano. Este tema en el futuro de la ciencia va a ser de gran utilidad tanto en el manejo de desechos como en el tratamiento de enfermedades, y como se menciono el proyecto estara enfocado directamente en el tratamiento del cncer para lo cual sera un gran beneficio.A pesar de que el uso de la nanotecnologa en Mxico suena muy alejado en el tiempo, pero no lo es debido a que ya existen laboratorios y estudios sobre el tema en el pas por lo que resulta ms bien una posibilidad cercana y de importancia.

RESULTADOS

El tipo de investigacin que se va a utilizar es mixta, debido a que se trata del estudio de la Aplicacin de la nanotecnologa en la deteccin de clulas cancergenas, por lo que es necesario tener datos numricos de personas con cncer, cantidad de personas que se someten a tratamiento, porcentaje de personas con cncer cuando algn familiar lo posee, porcentaje de personas con cncer por diferentes causas y adems el datos cualitativos sobre opinin e impacto en la sociedad por causa del cncer, de igual manera es necesario conocer la opinin de mdicos especialistas en el rea (onclogos)[footnoteRef:12] sobre el tema. [12: Onclogo: Es un especialista en enfermedades tumorales. Existen tres tipos de onclogos los cuales son el cirujano onclogo, el onclogo medico y el radio-onclogo.]

Para obtener esos resultados aplicaremos tcnicas de recopilacin de informacin las cuales son test, entrevistas y encuestas dirigidas a los mdicos especialistas, personas con cncer, familiares de pacientes con cncer y a los estudiantes del Instituto Tecnolgico de Iguala.En el caso de los estudiantes se realizara las encuestas para investigar que conoce la poblacin estudiantil sobre de la nanotecnologa y del cncer. Las encuestas se muestran a continuacin.

CONCLUCIONES

Con la investigacin a realizar se puede concluir que el cncer es una enfermedad que si no se diagnostica a tiempo puede ser difcil de tratar y sus tratamientos pueden ser muy dainos para el paciente, ya que alguno de estos tratamientos puede daar mas tejidos de los necesarios a atacar, es por ello que es muy importante aplicar la nanotecnologa en la medicina, porque es una nueva tecnologa que tiene muchos beneficios para poder diagnosticar el cncer como son la de evitar daar tejidos sanos, atacar directamente el tejido o clula daada, entre muchas ms, y tambin existen sus desventajas las cuales serian que su precio puede ser muy elevado al pblico en general, de igual manera de que el organismo pueda rechazar las nanoparticulas y no se pueda aplicar adecuadamente este tratamiento.

BIBLIOGRAFALibrosNanomedicina, entre polticas pblicas y necesidades privadas Simone Arnaldi, Gian Carlo Delgado. Centro de investigaciones interdisciplinarias UNAM. Introduccin a la nanotecnologa Charles P. Poole Jr. Frank J. Owens Editorial Revert, S.A. http://www.reverte.com/catalogo/ficha/img/pdfs/9788429179712.pdfCancer Nanothecnology Plan National Cancer InstituteArticulosNanobiologia y nanomedicina Josep Samitier http://www.phantomsnet.net/Resources/files/Nanobioologia_alta.pdfNanotecnologa: Beneficios. (S.F)http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_responsable/nanotecnologia_beneficios_medicina.htm .Nanotecnologa y cncer. (2009). http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/2009/06/nanotecnologia-y-cancer.htmNanotecnologa y medicina. (S.F). Portal de Cienciahttp://www.portalciencia.net/nanotecno/nanomedicina.htmlNanotecnologa y Nanociencia. (S.F). Portal de Cienciahttp://www.portalciencia.net/nanotecno.Nanotecnologa. (2010). Wikipedia. Extrado el 6 de Mayo,2010 del sitio web de Wikipedia, http://es.wikipedia.org/wiki/NanotecnologaNeoplasia Maligna(s.f.). Extrado el 12 de mayo, 2010 del sitio Web del Instituto Nacional del Cncer: http://www.cancer.gov/espanol y luego http://www.cancer.gov/diccionario/?CdrID=45771Cncer (s.f.). http://www.dmedicina.com y luego:http://www.dmedicina.com/enfe rmedades/cncer9