Los desarrollos recientes en nanomedicina y nanobiotecnología han impactado en varios sectores socioeconómicos, incluyendo la industria médica. Aunque la integración de los nanomateriales con la biología ha llevado al desarrollo de dispositivos de diagnóstico, herramientas analíticas, terapias y vehículos de administración de fármacos, la investigación en nanobiotecnología aún está en proceso de mejorarse y desarrollarse.
La aplicación de la nanotecnología a la biología y la medicina es un campo multidisciplinario que puede desarrollarse de forma positiva para complementar y ayudar a los profesionales sanitarios en su día a día. Esta aplicación en medicina, la nanomedicina, consiste en el uso de materiales con un rango de tamaño alrededor de los 100 nanómetros, para afrontar problemas biomédicos.
A pesar de que en España, concretamente en el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), existen varios grupos dedicados a desarrollos relacionados con la inteligencia artificial (IA), son pocos los que se centran en aplicaciones biomédicas de estas herramientas.
Así lo ha mencionado a EDS Jordi Pérez-Tur, coordinador del Área Global VIDA y vicepresidente de Investigación científica y técnica del CISC, quién ha señalado que la financiación de la investigación es siempre “un asunto complejo”.
“La respuesta rápida a si se invierte suficiente suele ser un no rotundo”, ha asegurado Pérez-Tur, quién ha precisado que el gasto en investigación científica es una inversión a largo plazo, y que, por tanto, se requieren décadas para que los desarrollos científicos acaben siendo trasladados a la vida de la ciudadanía.
“Esta falta de inmediatez, intrínseca a la actividad científica, suele casar mal con objetivos a corto o medio plazo que pueden marcarse en los Planes de Investigación autonómicos, nacionales y europeos”, ha afirmado.
Sistema de financiación español
Para analizar cómo funciona el sistema de financiación de la investigación científica en España, es importante conocerlo desde dentro. Los grupos de investigación de los Organismos Públicos de Investigación o de las Universidades, no suelen contar con una asignación determinada con la que desarrollar su investigación.
“Para poder investigar, es necesario preparar una memoria científica en la que se dan detalles del porqué, el cómo y el para qué se quiere investigar. Esta memoria es evaluada por expertos que informan al Ministerio competente de la viabilidad del proyecto en cuestión”, ha señalado el coordinador del Área Global VIDA.
Con el informe de estos expertos, el órgano financiador asigna un presupuesto a cada grupo que solicita financiación. “Lo más habitual es que el presupuesto del Ministerio únicamente llegue para cubrir una fracción de las solicitudes, con lo que sólo aquellas más sólidas a ojos de los expertos resultan financiadas”, ha advertido el experto.
Esto no implica, según ha afirmado el experto, que las solicitudes no financiadas sean “malas”, simplemente supone que hay proyectos mejor considerados en sus planteamientos por el panel de expertos que los evalúan.
Como recordatorio, Pérez-Tur ha recalcado que, además de los programas nacionales, financiados por el gobierno, existen algunos programas autonómicos y otros europeos, pero, en lo básico, “funcionan todos de manera parecida”. “Son expertos que opinan sobre la solidez científica de una propuesta y un comité que decide qué proyectos son financiados”, ha sentenciado.
Fondos destinados a investigación
Por definición, los fondos destinados a investigación, según asegura Pérez-Tur, “son siempre escasos”. “En el caso concreto de España, además, padecemos un retraso histórico en el peso que la inversión en ciencia tiene en los presupuestos de las administraciones públicas”, ha señalado.
Es evidente, ha continuado, que eso responde a “una multitud de factores entre los que destaca la necesidad de priorizar el reparto de unos fondos que son siempre limitados”.
“Aumentar la asignación de fondos para investigación sólo puede hacerse detrayendo recursos de otras partidas. Sin embargo, el esfuerzo que esto supone suele verse recompensado en el medio y largo plazo”, ha asegurado el vicepresidente de Investigación científica y técnica del CISC.
El Ministerio de Ciencia e Innovación es el principal agente financiador de la investigación pública en España, así como las Consejerías con competencias en la materia de las distintas Comunidades Autónomas.
Teniendo esta información en cuenta, los últimos datos del Instituto Nacional de Estadística (INE) señalan que en 2021 (el último año sobre el que hay datos publicados), el gasto de las Administraciones Públicas ascendió a 2.910 millones de euros.
Según esta misma fuente, existen diferencias entre las inversiones dedicadas a la I+D en distintas ramas por parte de la Administración del Estado.
Pérez-Tur ha recalcado que no es posible comparar la investigación entre diferentes disciplinas únicamente en función del volumen de recursos. “En determinadas ocasiones, ciertos trabajos requieren de inversiones de varios órdenes de magnitud superiores a las de otras disciplinas”, ha remarcado.
Como ejemplo, el experto ha incidido en las misiones espaciales o los telescopios que se lanzan al espacio para conocer el origen del Universo. “La inversión necesaria para llevarlos a cabo supone una parte importante de la investigación global en ciencia y tecnología”, ha mencionado.
Así pues, ha continuado Pérez-Tur, dentro de la contribución financiera española al desarrollo científico, inferior al 2 por ciento del PIB que se marcó como objetivo para 2020 y del que estamos aún lejos, la investigación en ciencias médicas es, en el conjunto de las administraciones públicas, “uno de los ámbitos que reciben un mayor porcentaje de inversión”.
La importancia de la nanomedicina
La nanomedicina consiste en la aplicación de la nanotecnología, es decir, de materiales con un rango de tamaño alrededor de los 100 nanómetros, para afrontar problemas biomédicos, y como ha repetido a EDS el coordinador del Área Global VIDA, la financiación de la investigación en este sentido nunca es suficiente. Sin embargo, ha agregado, “tampoco podemos asumir que esto implique que estos proyectos estén desatendidos”.
“Estamos asistiendo a la explosión de la nanomedicina, y esta disciplina, junto con la aplicación de tecnologías de ciencia de datos y de inteligencia artificial, permitirán un cambio significativo en la forma en la que se presta la asistencia sanitaria en un futuro no muy lejano”, ha informado.
Esta “explosión”, ha finalizado Pérez-Tur, también trae consigo “el aumento de la investigación interdisciplinar”. Esta combina el conocimiento de ámbitos que hasta hace poco avanzaban en paralelo pero que, cada vez más, “convergen en ofrecer soluciones que combinan ese conocimiento anteriormente parcelado”.
Potencial de la nanotecnología
Como ejemplo práctico de la aplicación de esta nanotecnología, Fernando Herranz, director del grupo de nanomedicina del Instituto de Química Médica y coordinador de NanomedCSIC, ha enumerado a EDS algunos ejemplos en los que esta tecnología puede ofrecer su potencial, desde nanomateriales para diagnóstico por imagen médica, a biosensores para el diagnóstico rápido de numerosas patologías “y, por supuesto, nuevos tratamientos y vacunas”, ha añadido Herranz.
Además de estos ejemplos, la aplicación original y más frecuente de la nanomedicina, según ha explicado el coordinador de NanomedCSIC del CSIC, es el transporte de fármacos. “Mediante la incorporación de un fármaco en una nanopartícula se puede conseguir que dicho fármaco llegue de forma más eficaz allí donde tiene que realizar su acción”, ha señalado.
La nanomedicina, ha comentado Herranz, puede ayudar a que fármacos potencialmente muy eficaces no se “caigan”, “ya sea porque la partícula lo protege de una posible degradación al ser administrado o porque el fármaco no sea suficientemente soluble en agua como para ser inyectado”.
Situación actual
En cuanto a los últimos avances en nanotecnología enfocados en el área de la medicina, el investigador ha recalcado que existen muchos a destacar, desde las vacunas a los kits de diagnóstico rápido.
“Algunas quizás menos conocidas incluyen por ejemplo la hipertermia magnética; el usar nanopartículas magnéticas para calentar de forma selectiva las células tumorales, de manera que o no haga falta la quimioterapia o que ésta sea más eficaz”, ha mencionado.
Además, actualmente, y según ha explicado Herranz, otro campo en el que se está trabajando es el uso de nanomateriales para radioterapia dirigida de tumores, incluyendo además la posibilidad de incorporar la imagen médica en un solo compuesto.
Para finalizar, el investigador ha asegurado que, “a pesar de la eternamente baja financiación de la ciencia en España, nuestra posición en nanomedicina es muy destacada”. “El número de grupos punteros que trabajan en nanomedicina en España es muy grande y cubre todos los aspectos de la nanomedicina de los que hemos hablado anteriormente”, ha afirmado.
“En este sentido las instituciones son cada vez más conscientes de esta importancia y promueven iniciativas como la Conexión Nanomedicina CSIC, una red que engloba a todos los investigadores en nanomedicina dentro del CSIC y promueve la colaboración científica, la traslación y la divulgación entre todos los grupos de la red”, ha concluido Herranz.
Proyecto con nanocápsulas
Existen múltiples áreas en las que esta tecnología puede demostrar su potencial, como, por ejemplo, al desarrollar nuevas terapias para combatir el cáncer.
En España se han hecho determinados avances en este ámbito, de hecho, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona del CSIC, está colaborando en un proyecto internacional que pretende desarrollar nanocápsulas magnetoplasmónicas biodegradables a base de hierro metálico y cargadas de fármaco de quimioterapia, que se controlan externamente con campos magnéticos y luz, para erradicar tumores con una concentración ultrabaja del fármaco.
El proyecto, publicado en la revista ACS Nano, se basa en la colaboración de entidades como el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y la Universidad Hebrea de Jerusalén (HU).
El objetivo es, según ha explicado a EDS Borja Sepúlveda, investigador principal, aumentar la concentración de los fármacos de quimioterapia en el tumor y aumentar su efecto terapéutico localmente en el tumor, para poder así minimizar la cantidad de fármaco inyectado y sus efectos secundarios.
“Hemos encapsulado un fármaco quimioterapéutico en unas nuevas cápsulas magnetoplasmonicas que se comportan como unos nanoimanes muy potentes y que además son capaces de generar calor local cuando se iluminan con luz infrarroja que tiene alta penetración en los tejidos”, ha explicado el investigador principal.
De esta manera, tal y como ha señalado, han conseguido, con imanes externos, aumentar la concentración de nanocapsulas en el tumor y amplificar el efecto terapéutico cuando se iluminan con un láser infrarrojo.
“Esta combinación nos ha permitido eliminar los tumores con una cantidad de fármaco entre 200 y 500 veces más baja que la ventana terapéutica del fármaco libre”, ha afirmado. Los ensayos terapéuticos in vivo se han realizado en ratones sobre modelos de tumores de mama.
“Depositando una fina capa de hierro metálico sobre nanocápsulas cargadas de fármaco, hemos conseguido integrar unos nanoimanes muy robustos, pero estables coloidalmente gracias a su especial configuración magnética, que minimiza la interacción entre ellos e impide su agregación”, ha explicado Sepúlveda.
La mayor limitación de estas nanocápsulas es, en palabras de Sepúlveda, “la profundidad del tumor, ya que, si éste fuera muy profundo, cabe la posibilidad de que los campos magnéticos externos “no fueran suficientes para conseguir aumentar la concentración local”. “Con iluminación en tejidos profundos se podría hacer con baja invasión con endoscopios o fibras ópticas como con una inyección”, ha señalado.
El estudio ha permitido comprobar que, al mejorar la administración y eficacia de los agentes terapéuticos mediante las nanocápsulas, se puede reducir drásticamente la concentración de fármaco inyectado, lo que podría reducir el período de tratamiento, además de reducir la frecuencia y las dosis de quimioterapia.
Por último, otra ventaja derivada del magnetismo de estas nanoestructuras es que permite, según ha explicado y finalizado el investigador principal, “visualizar de forma no invasiva la biodistribución de estas y la acumulación en el tumor mediante resonancia magnética”.
