La revolución de la ciencia a nanoescala: de control de obesidad a administración de medicamentos

La ciencia avanza rápidamente hacia nuevas fronteras gracias, entre otras cosas, a la nanotecnología. Según la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el objetivo de esta disciplina es entender, caracterizar, manipular y explotar “las características físicas de la materia a nanoescala para proponer verdaderas soluciones de impacto social y tecnológico”.

En ese sentido, en dos estudios recientes, científicos exploraron enfoques innovadores para abordar problemas de salud utilizando nanopartículas y bacterias modificadas. Aquí, un repaso por ambos hallazgos.

En primer término, un equipo del Instituto Terasaki para la Innovación Biomédica, en colaboración con la Facultad de Farmacia de la Universidad de Maryland, desarrolló una terapia con nanopartículas de doble acción en busca de combatir la obesidad. Esta terapia no solo convierte la grasa blanca (que almacena energía) en grasa beige (que quema calorías), sino que también reduce la inflamación asociada con la obesidad, un factor clave en el desarrollo de enfermedades metabólicas, según estos expertos.

Los detalles de este avance fueron publicados en la revista Journal of Controlled Release, en un artículo titulado “Nanopartículas cargadas con apigenina para la intervención de la obesidad mediante inmunomodulación y pardeamiento de los adipocitos”. Al emplear nanopartículas cargadas con apigenina, un compuesto natural, los científicos apuntaron a dirigir la acción de la medicación directamente al tejido adiposo, acción que podría potenciar los efectos terapéuticos y reducir los efectos secundarios.

Alireza Hassani Najafabadi, uno de los investigadores del estudio, explicó: “Nuestra tecnología representa un cambio de paradigma en el tratamiento de la obesidad. Al reprogramar las células grasas para que quemen más calorías y, al mismo tiempo, abordar la inflamación crónica que agrava las enfermedades metabólicas, atacamos la obesidad desde su raíz, en lugar de limitarnos a controlar los síntomas”.

El equipo de investigación también diseñó un sistema para mejorar la biodisponibilidad de la apigenina, que incluye la modulación del equilibrio entre dos tipos de macrófagos en el tejido adiposo: los M1, que son proinflamatorios, y los M2, que son antiinflamatorios. Este balance es crucial para la salud metabólica. Dr. Ryan M. Pearson, coautor del estudio, mencionó: “Este enfoque se centra en alterar el equilibrio entre los macrófagos proinflamatorios (M1) y antiinflamatorios (M2) en el tejido adiposo, un vínculo crucial entre las células inmunitarias y la salud metabólica”.

Los estudios preclínicos mostraron mejoras en la salud metabólica sin toxicidad detectable, lo que pone a esta tecnología como una prometedora opción para tratamientos clínicos de la obesidad, siempre de acuerdo a estos expertos. Ali Khademhosseini, director del Instituto Terasaki, destacó: “Dado que las tasas de obesidad siguen aumentando a nivel mundial, necesitamos urgentemente opciones de tratamiento más seguras y eficaces. Esta investigación demuestra cómo la ingeniería biomédica innovadora puede transformar compuestos naturales en potentes herramientas terapéuticas”.

Bacterias y nanopartículas

Por otro lado, otro trabajo, dirigido por el doctor Yilan Liu de la Universidad de Waterloo, analizó una innovadora solución en la que se alteraron bacterias “que se encuentran en el intestino humano, o tracto gastrointestinal, para aumentar drásticamente la cantidad de nanopartículas con forma de burbuja que secretan”, según informaron en un comunicado de la institución.

Al tiempo que ampliaron que, de esta forma, convirtieron “bacterias comunes en fábricas de alta eficiencia capaces de producir partículas diminutas y potentes para la administración de medicamentos, la terapia contra el cáncer, el desarrollo de vacunas y otros usos biomédicos”.

“Estas partículas, conocidas como vesículas de membrana bacteriana (BMV), son ampliamente reconocidas por su impacto potencial en la biomedicina, pero su uso se ha visto frenado por desafíos, incluida una baja tasa de secreción natural. Liu y su equipo abordaron este problema introduciendo dos cambios clave: la inserción de una proteína de cubierta en sus membranas. Estos cambios resultaron en un aumento de 140 veces en la producción de BMV, que son aproximadamente mil veces más pequeños que el grosor de un cabello humano”, escribieron en el documento.

El estudio fue publicado en la revista ACS Nano. En palabras de Liu, “esta estrategia nos permite producir BMV con una eficiencia sin precedentes sin usar químicos. Los métodos actuales se basan en procesos químicos para aumentar la secreción. Hemos diseñado bacterias para optimizar su producción de vesículas de forma natural, lo que resulta en un enfoque más limpio y sostenible”.

El impacto potencial de esta técnica podría ser significativo, transformando la manera en que se administran tratamientos biomédicos. Dr. Liu concluyó: “Este avance en la ingeniería bacteriana tiene el potencial de convertirse en una plataforma transformadora para la próxima generación de vacunas, terapias y administración de nutrientes”. El equipo también investiga el uso de las BMV como suplementos probióticos, especialmente para mejorar la absorción de nutrientes liposolubles como el betacaroteno.

Para los autores, las pruebas iniciales revelaron que las bacterias modificadas “activaron el sistema inmunológico en el intestino, allanando el camino para el tratamiento de afecciones médicas, como la enfermedad inflamatoria intestinal (EII), en la que los pacientes a menudo tienen sistemas inmunológicos hipoactivos”.

Mediante imágenes de fluorescencia, lograron ubicar las bacterias modificadas genéticamente “que se desplazaban desde el estómago hasta los intestinos, demostrando que podían usarse para suministrar nutrientes o medicamentos directamente al intestino”, repasaron en el comunicado.

Para Liu, “este avance en la ingeniería bacteriana tiene el potencial de convertirse en una plataforma transformadora para la próxima generación de vacunas, terapias y administración de nutrientes. Este nuevo proceso podría tener un profundo impacto en la salud mundial al hacer que los tratamientos biomédicos sean más eficientes, accesibles y asequibles”.

Como se ve, ambos estudios ponen de manifiesto el creciente potencial de la nanomedicina para revolucionar la forma en que tratamos enfermedades crónicas y complejas. La posibilidad de dirigir tratamientos con una precisión sin precedentes abre puertas a nuevas opciones terapéuticas más eficaces y accesibles.