domingo 13 de octubre, 2019

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Nanotecnología, biotecnología e Inteligencia Artificial: una triada que merece nuestra atención


 Por La Tribuna

Los inicios de la era de la biotecnología estuvieron llenos de especulaciones sobre futuras sociedades basadas en biotecnología, vegetales transgénicos, sociedades formadas por clones divididas en clases fenotípicas, entre otras aberraciones fantasiosas que a la fecha parecen estar lejos de cumplirse.

Lo cierto es que ad portas del año 2020 la biotecnología ha revolucionado el mundo de los alimentos y de la biomedicina, lo que ha permitido proyectar un aumento de la longevidad humana, que posiblemente llegará a los 130 años para el año 2050. De hecho, actualmente Google posee un programa científico específicamente para tratar a la muerte como una enfermedad. Tal cual se lee. Es más, ya tienen un primer paciente de 45 años que presenta progresos significativos.

Mientras el mundo de la biotecnología ha maravillado a las ciencias biológicas con el uso de los elementos básicos que gobiernan la vida, el ADN, el mundo de la ingeniería y de las ciencias de los materiales inició su propia revolución con el campo de la nanotecnología, es decir, cómo poder fabricar o manipular materiales a escalas nanométricas – 0,000000001 metros-, lo que involucra el uso de materiales que pueden ser más pequeños que un virus.

Uno de los primeros eventos que cautivaron la pasión científica de físicos y químicos fue que un material semiconductor a escala nanométrica emite luz, a lo que le llaman “Quantum Dot”, dado que son características que pueden ser explicadas a través de mecánica cuántica.

Hoy en día existen en Chile varios investigadores que han realizado significativas contribuciones científicas en el campo de las nanopartículas metálicas, con aplicaciones que muchas veces superan la imaginación. Entre las aplicaciones más célebres de los Quantum Dots están las nanopartículas que hoy se utilizan en varias pantallas de televisores de alta resolución, y que de seguro ya han sido instaladas en más de una de las casas de los lectores.

Con el afán de poder manipular e imitar las propiedades de los sistemas biológicos, hoy en día existen nanopartículas que son capaces de liberar lentamente (en varios días) un fármaco, lo cual contribuye a su eficiencia pues mantiene una concentración constante en el sistema circulatorio  que, además, puede llegar a ser 100 veces menor a la utilizada en una pastilla convencional. Es decir, en lugar de tomar 200 mg de un fármaco se requerirían solo unos 2 mg del mismo compuesto. Este efecto se traduce en una mejor calidad de vida para el paciente, pues al ser menor la concentración del medicamento, se disminuyen drásticamente sus efectos secundarios.

Los sistemas de “liberación controlada de fármacos” han sido un área de veloz evolución y que está penetrando en la industria farmacéutica y veterinaria en forma muy rápida. Sin embargo, estas tecnologías están lejos de ser pequeños robots o nano-bots que afanosamente trabajan en algún tejido del cuerpo humano; más bien se trata de materiales biodegradables de unos 200 nm que en la medida que se degradan van liberando lentamente su carga de medicamento. Incluso, nanopartículas de estos tamaños tienen la ventaja de acumularse espontáneamente en el sistema vascular de tumores, permitiendo que la carga de antitumorales se reciba específicamente en el tumor.

Entonces, dadas todas estas maravillas que la nanotecnología puede hacer, ¿por qué aún no están en la estantería de las farmacias?, la razón es simplemente porque los procesos regulatorios y de ensayos humanos son extremadamente caros y requieren de varios años de investigación en pacientes y voluntarios que prueban estas formulaciones. 

Ciertamente, el mundo desarrollado invierte centenas de millones de dólares para resolver problemas urgentes de salud humana, todo lo cual parece estar limitado exclusivamente a las grandes potencias del mundo, que poseen presupuesto y una masa crítica de científicos que supera en varias veces los escuálidos presupuestos que actualmente nuestro Ministerio de Ciencias tiene que manejar. A pesar de estos presupuestos en investigación, que cuelgan en los últimos puestos de los rankings de los países de la OCDE, se han logrado avances significativos en áreas como alimentos y minería.

Ahora bien, con todo lo anterior y los constantes avances científicos de los últimos años, aún queda por ver las nuevas rutas que pueden generar sinergias entre la biotecnología y la nanotecnología, a lo que llamamos bio-nanotecnología, la cual nos ha permitido generar nanopartículas capaces de llevar fármacos al interior de células e incluso en organelos sub-celulares como la mitocondria.

Estos avances no habrían sido posibles de no ser por el exponencial avance de la computación; sin ir muy lejos, sofisticados algoritmos bioinformáticos han sido los responsables de manejar cientos de gigas de información genómica que han acelerado el desarrollo de la biotecnología. Asimismo, lo propio ha ocurrido con los métodos de química computacional que son utilizados en el diseño molecular de nanopartículas y nuevos fármacos, que por estos días están en plena revolución a la luz de los impresionantes resultados obtenidos con inteligencia artificial. 

Todo lo anterior no sólo merece la atención de aquellos que nos apasionamos con la ciencia, sino que de todos los ciudadanos, dado que estas tecnologías están cambiando el mundo y nuestra sociedad a una velocidad vertiginosa. 

Dr. Danilo González Nilo

Director del Centro de Bioinformática y Biología Integrativa Universidad Andrés Bello

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