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Desarrollan nanomateriales para la detección temprana de cáncer PDF Imprimir Correo
15-12-2016 a las 15:26:40

El uso de técnicas de química verde en la obtención de nanomateriales les ha permitido a un grupo de investigadores del IVIC y de LUZ innovar en el estudio de dispositivos tecnológicos con fines médicos


Karledys García
 

Al hablar de nanoquímica verde, a Jelen Restrepo, investigadora del Laboratorio de Investigación en Síntesis Sustentable de Nuevos Materiales del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), se le ilumina la mirada y presenta una batería de ejemplos para evocar las dimensiones de los puntos cuánticos: «Es como si compararas el tamaño de una pelota de tenis con el de la Tierra». Entusiasmada por el trabajo que ha desarrollado gracias al convenio interinstitucional entre el IVIC y la Universidad del Zulia, explica que desde hace un año y 8 meses hace labores de investigación sobre nanoquímica verde junto a estudiantes de LUZ y desde los espacios del módulo II de la Facultad Experimental de Ciencias
 

  
Foto: Luis Gerardo Petit  
Las innovaciones de Restrepo junto a los universitarios Katerin Boscán, María Jaume, Marielis Chirinos y Ronald Sánchez fueron presentadas durante el evento Luces de Venezuela y plasmadas en una propuesta presentada en los Premios Glocalidad CLX, una iniciativa del programa de televisión Glocalidad y Samsung CLX. La idea final de los investigadores radica básicamente en el desarrollo de una aplicación para dispositivos móviles que muestre datos que permitan la detección temprana de cáncer.
 

Obtención de nanomateriales
 

Una tesis de pregrado fue el primer producto académico sobre la caracterización y obtención de nanomateriales que se realizó en esta materia, por lo que Restrepo asegura que el trabajo de los estudiantes de LUZ ha sido una pieza importante en el desarrollo de los puntos cuánticos y que, además, convierte a su laboratorio en uno de los pocos lugares en Venezuela donde se trabaja con este tipo de materiales.
 

La pequeñez es una de las primeras referencias de los puntos cuánticos y de todos los avances que se han desarrollado en la nanotecnología y todas las áreas de estudio surgidas a partir del descubrimiento de sus enormes potencialidades y su diminuto tamaño. Con unas dimensiones que van apenas entre 1 y 10 nanómetros —unidad de medida que equivale a una millonésima parte de un milímetro—, Restrepo detalla que los quantum dots o puntos cuánticos son nanomateriales con la particularidad de funcionar como semiconductores y que «cuando impactan con la luz se puede detectar la luz que ellos emiten en un tipo de longitud de onda que viene dado por su tamaño».
 

Obtener un punto cuántico implica un proceso químico que comienza con el estudio de diferentes materiales orgánicos para «ir combinando algunas proporciones con diferentes tipos de radiaciones que no son convencionales sino que para ello se utilizan microondas o ultrasonido con unos tiempos de duración. Después se purifica y se pasa por varios tipos de membranas hasta obtener el material con una característica luminiscente determinada. Así es que se hace químicamente». 
 

Hasta el momento, los investigadores han logrado obtener 15 nanomateriales de base de carbono y nitrógeno «a partir de materiales orgánicos sencillos, no tóxicos, poco costosos, con solventes amigables y energías alternativas». La especialista manifiesta que con la aplicación de técnicas de la química verde, todos los productos que han obtenido están orientados hacia «el aprovechamiento al máximo de todos los recursos sin generar perturbaciones en el ambiente y en las personas que trabajamos con este tipo de técnicas». Asimismo, asegura que una de las mayores fortalezas de su equipo de investigación es que «tratamos de hacerlo poco costoso, práctico y en poco tiempo».
 

Por su parte, Katerin Boscán, investigadora del Laboratorio de Investigación en Síntesis Sustentable de Nuevos Materiales, precisa que la producción de los puntos cuánticos no es costosa desde una perspectiva económica, puesto que han logrado el desarrollo de una técnica basada en premisas de la química verde como contar «con productos de partida que son económicos, que tienen una estructura sencilla y son fáciles de conseguir. Utilizamos compuestos orgánicos que sean inocuos o tengan el menor grado de toxicidad posible para cumplir la función para la que se quiere destinar».
 

Puntos para la medicina
 

El trabajo científico y académico de la profesora Jelen Restrepo y su equipo de investigación no se agota en la obtención de los puntos cuánticos. Y es que, precisamente, los avances mundiales en la utilización de los nanomateriales para diferentes fines ha motivado a este equipo a la producción de puntos cuánticos aplicables en la detección de enfermedades y de manera especial en el diagnóstico temprano de cáncer. 
 

  
  Infografia: Anthony García
Para Restrepo resulta urgente que Venezuela se inserte en la vanguardia tecnológica y científica que se gesta desde el uso de los puntos cuánticos, sobre todo en áreas prioritarias como la medicina. «Lo que queremos con estos nanomateriales es evitar el uso de algunos marcadores que normalmente son utilizados en la medicina. Lo que pasa con el cáncer es que para identificar un tumor tiene que ser por imágenes y tiene que utilizarse cierto tipo de moléculas para poder identificar dónde está el tumor. Los nanomateriales, por ser tan diminutos, pueden entrar muy bien en diversas estructuras y cuando se funcionalizan en la superficie, es posible orientarlos y hacerlos más exactos. Con esto, ya no sería necesario utilizar compuestos químicos para revelar tumores sino que es posible hacerlo a través de este tipo de nanoestructuras».
 

Katerin Boscán explica que en sus labores de investigación se encarga de «analizar el comportamiento del material, cuáles son sus características, cómo se comporta ante la luz, cuál es la longitud de onda que emite y absorbe, y darle forma o conocer la identidad del material, además de saber para qué sirve y, viendo sus cualidades, para qué lo podemos aplicar». En el caso particular de los puntos cuánticos obtenidos por este equipo de investigación, Restrepo agrega que presentaron «soluciones  monodispersas que van entre 1 y 8 nanómetros, y excelente fluorescencia en azul intenso, amarillo, anaranjado, verde y violeta. Con esto demostramos que pueden ser empleados como posibles nanomarcadores fluorescentes para bioimagen».
 

El uso de los puntos cuánticos para la detección de enfermedades pasa por la elaboración de un sensor que se encargará de hacer las mediciones respectivas para cada tipo de enfermedad que le sea programada. Así, la obtención de nanomateriales debe ser específica y podría permitir hacer lecturas sobre niveles de glucosa, colesterol o triglicéridos, así como detectar enfermedades como cáncer o diabetes.
 

«Nuestra idea es poner estas nanopartículas en un sensor o un dispositivo y transformarlo en algo nanotecnológico, porque ya es un nanomaterial pero queremos convertirlo en un dispositivo que pueda realizar las lecturas, se conecte a una tableta o un teléfono inteligente y pueda dar las medidas de lo que estamos buscando o para las que ha sido diseñado», asegura Restrepo. 
 

Una vez que han obtenido los nanomateriales químicamente, vendría una fase de «colocarlos y transformarlos en un sensor que haga lo que nosotros queramos y que se comunique con un dispositivo móvil o computadora, a través de la aplicación que también estamos diseñando, para que ofrezca resultados en tiempo real y que, incluso, el médico tratante pueda verlos».
 

Sobre la escogencia del cáncer como punto de partida para el trabajo con los puntos cuánticos, Boscán manifiesta que la principal preocupación del equipo de investigadores radica en que aún no hay cura para el cáncer y «cuando nos tocan casos cercanos siempre queda la duda sobre qué hubiese pasado si el cáncer se hubiese detectado a tiempo. Nuestra premisa es que el sensor no va a curar el cáncer, pero si nos podrá decir en estadios tempranos, quizás cuando la primera célula se multiplique, que hay una alteración o una perturbación y que existe cierto número de posibilidades de que puedas padecer cáncer».
 

La caracterización de los puntos cuánticos radica, además, en «tener una única longitud de onda de emisión que está totalmente ceñida a su tamaño. Pero la manera en la que interactúan para la determinación de cáncer es otro procedimiento de funcionalización para que sea específico a un tipo de cáncer», expresa Boscán. Asimismo, precisa que en esta fase de la investigación, «estamos evaluando cuál será el tipo de cáncer que vamos a abordar para entonces diseñar una estrategia de funcionalización y evaluar cómo funciona el nanomaterial ante la línea cancerosa».
 

La profesora Jelen Restrepo detalla que los tipos de cáncer más agresivos son el de páncreas, de esófago y de hígado, «y son los más difíciles de detectar porque el hígado no duele y el páncreas tampoco, eso hace que se detecten cuando están muy avanzados y nosotros nos estamos perfilando hacia ese tipo de detecciones». Además de las posibilidades de salvar vidas mediante el diagnóstico temprano de cáncer, la utilización de los nanomateriales permitiría reducir los costos familiares del tratamiento que amerita esta enfermedad. «No es lo mismo detectar el cáncer en estadios incipientes que en estadios tardíos, porque ya implican los costos del tratamiento de cualquier tipo de terapia o procedimiento quirúrgico que la persona tiene que llevar». 
 

Otros usos médicos
 

A pesar de que la nanomedicina es el principal foco de estudio del equipo de investigación del Laboratorio de Investigación en Síntesis Sustentable de Nuevos Materiales, los puntos cuánticos también han sido evaluados para nanobiología. «Las bacterias tienen tinciones específicas, bien sea la tinción gram o medios de cultivo donde identificarlas. Pero ya eso está cambiando porque es posible colocar el nanomaterial y hacerlo específico para esa bacteria, se marca y ahora solo podrá ver la bacteria que se marcó con ese nanomaterial. Con esto se pueden marcar poblaciones bacterianas sin utilizar cultivos bacterianos ni tinción gram y eso a la larga baja los costos, porque todo este tipo de materiales lo que está es tratando de cambiar la forma en que se ve el mundo», detalla Restrepo.
 

María Jaume, investigadora y estudiante de la Facultad Experimental de Ciencias de LUZ, explica que en este momento está trabajando en el área de síntesis y evaluación biológica para marcar algunas poblaciones de trypanosomas —un grupo de parásitos— para «detectar cepas en cultivo y en roedores que padezcan la enfermedad». Precisa que el desarrollo de la investigación permitiría detectar la presencia de parásitos rápidamente, entre ellos el trypanosoma cruzi, que produce malaria y es oriundo de Venezuela.
 

Generación de relevo
 

La incursión en el área de la nanoquímica y la nanotecnología que se gesta desde los espacios de la Universidad del Zulia ha permitido la formación de la generación de relevo. Para la profesora Jelen Restrepo, «nosotros hemos logrado hacer una verdadera simbiosis entre los estudiantes de pre y posgrado y esta línea de investigación, y lo más bonito de esto es la transferencia de conocimiento. Estos muchachos —del equipo de investigación estudiantil— son muy jóvenes, no sobrepasan los 25 años de edad y ya están viendo más allá de las trivialidades de siempre y tienen grandes capacidades para producir conocimiento».
 

Manifiesta que los trabajos de investigación se han realizado de la mano con los estudiantes y «lo importante, más allá de los quantum dots y de la aplicación móvil, es que ellos —los estudiantes— están haciendo realidad esas cosas, están innovando, mirando hacia el futuro y produciendo nanotecnología de vanguardia en el mundo».





Última actualización ( 19-12-2016 a las 11:18:34 )
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