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En la década de 1950, Richard Feynman planteó la posibilidad de manipular objetos a nivel molecular y atómico sin violar las leyes de la física (Feynman, 1950), pero fue sólo hasta finales de los años 80 que estos planteamientos pudieron ser demostrados empíricamente. En 1986, Eric Drexler afirmó que una nueva era de desarrollo científico y tecnológico estaba comenzando, una era en términos de nanotecnología y tecnología molecular. Esta tecnología crearía nuevos sistemas, máquinas y dispositivos equiparables en tamaño al de las proteínas, orgánulos celulares y moléculas.

La nanotecnología es una disciplina científica que nació de la fusión entre la biología, la física, la química y la ingeniería, alcanzando un emergente crecimiento desde la década

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de los 90's. Aunque hay diferentes definiciones para la palabra nanotecnología, la mayoría de investigadores están de acuerdo con la definición dada por la Iniciativa Nacional de Nanotecnología de los Estados Unidos (NNI): “el entendimiento y control de la materia a dimensiones aproximadamente de 1 a 100 nanómetros, donde los fenómenos únicos permiten nuevas aplicaciones” (Spiegel, 1995). Esta nueva área interdisciplinar involucra la investigación y desarrollo tecnológico a escalas atómicas y moleculares, así como también, el desarrollo y aplicación de estructuras, dispositivos y sistemas con nuevas propiedades incluyendo el control y manipulación de la materia a escalas atómicas (Varadan 2008).

A partir de la miniaturización de la tecnología a nivel nanométrico, se vislumbró el nacimiento de la nanomedicina, en la que se planteó la idea de que pequeños nanoobjetos pudiesen viajar dentro del cuerpo humano a través de los vasos sanguíneos con el objetivo de reparar complicaciones dentro del organismo, eliminar tejido dañado o liberar fármacos directamente a nivel molecular (Freitas, 2005). La Fundación Europea de la Ciencia (EFS) definió la nanomedicina como “el uso de herramientas de tamaño nano para el diagnóstico, prevención y tratamiento de enfermedades con el fin de obtener una mayor comprensión de la compleja fisiopatología subyacente de la enfermedad” (ETP Nanomedicine, 2005). El uso de la nanotecnología en la medicina ha ganado un impulso considerable en los últimos años (Wagner y col., 2008) debido a su potencial en este campo.

Existen varias razones que hacen de la nanotecnología una herramienta terapéutica y de diagnóstico atractiva. Desde una perspectiva puramente material, las propiedades físicas, las cuales son dependientes de la geometría, se modifican cuando se trabaja a nanoescala. En consecuencia, las propiedades físicas que exhiben muchos nanomateriales son una consecuencia del escalamiento de las leyes físicas convencionales ya que son causadas por los efectos cuánticos en función de su tamaño (Narducci y col., 2007). Mientras la mayoría de estas propiedades no están aún bien comprendidas, trabajar a estos límites finitos permite una mayor flexibilidad en la optimización del diseño y versatilidad, siempre y cuando los procedimientos tecnológicos asociados puedan permitirlo. Por otro lado, las propiedades químicas de los materiales experimentan modificaciones similares y, desde el punto de vista clínico, la más importante aquella relacionada a una mayor reactividad química. De hecho, la mayoría de la aplicaciones de nanomedicina existentes hasta el momento dependen en

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mayor medida de una actividad química mejorada que de la modificación de su comportamiento físico a nivel nanométrico (Narducci y col., 2007). Se ha afirmado que esta respuesta química es el resultado de una mayor superficie del nanomaterial respecto a su volumen (Boisseau y col., 2011). Sin embargo, es evidente que la estructura electrónica de los átomos situados en grupos de tamaño limitado diferirán en gran medida de aquellos encontrados a macroescla y, por lo tanto, originarán comportamientos y perfiles químicos inesperados (Narducci y col., 2007). Esta propiedad particular ya está siendo utilizada en aplicaciones farmacéuticas y se espera que sea crucial en la búsqueda de soluciones al cuidado de la salud basadas en terapia y diagnóstico (teragnosis). El tamaño en sí mismo es también una cualidad atractiva desde la perspectiva clínica (Boisseau y col., 2011) debido a que estas dimensiones son comparables al tamaño de células, virus, proteínas y genes (Figura 1.1). Esto significa que las nanopartículas pueden interactuar en un nivel fundamental con las entidades biológicas de interés (Pankhurst y col., 2003) permitiendo el uso de los procedimientos médicos a una escala nanométrica.

Figura 1.1. Tamaños de organismos celulares que pueden interactuar con las partículas.

Sin embargo, aunque las propiedades fisicoquímicas de los nanomateriales han tenido un impacto positivo en las aplicaciones biomédicas, también pueden tener un efecto negativo en el cuerpo humano ya que los nanomateriales se caracterizan por tener una relación superficie/volumen muy alta, lo que puede conducir a aumentar su reactividad biológica. Además, el diminuto tamaño de las NPMs les permite romper las células alcanzando sitios críticos dentro de éstas, tales como el núcleo, las mitocondrias y otros orgánulos celulares, causando posibles mutaciones o muerte celular (Oberdörster y col.,

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2005a). Por otro lado, la exposición ambiental a los nanomateriales provenientes de otros sectores de aplicación (fuentes naturales y antropogénicas) aumenta el riesgo de exposición (Medina y col., 2007).

El aumento significativo en publicaciones y patentes demuestran que se han realizado grandes avances e inversiones en I+D para nuevas estrategias en nanomedicina. Sin embargo, la baja eficiencia en términos de transferencia tecnológica ha sido citada como un problema sistémico en la mayoría de las iniciativas de investigación de la nanotecnología en medicina. En consecuencia, muchos productos que permiten el diagnóstico y tratamiento de enfermedades no llegan a ser implementados comercialmente.

Uno de los factores determinantes en esta aparente desconexión entre la investigación y la industria es la falta de estudios y evaluación de riesgos nanotoxicológicos que son inherentes a los productos de la nanotecnología. Por esta razón, la nanomedicina y, hasta cierto punto, la nanotecnología en general aún se enfrenta a problemas importantes que deben ser resueltos en los próximos años.