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Nanotecnología aplicada a la medicina
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Muy brevemente, somos muy poquitos en realidad, porque la gente que trabaja en el CSIC son como 15.000 personas y en México solo somos 3.000.
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Entonces, un mensaje desde aquí es que necesitamos gente. Ojalá después de que estudiemos esta carrera os acordéis y vengáis a trabajar con nosotros.
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Nosotros solo somos alrededor del 6% de investigadores en España, porque muchos son profesores de universidad y demás,
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Pero nosotros producimos como el 20% de revistas de artículos científicos y el 45% de las patentes. Y dentro de la CSIC hay un montón de institutos, alrededor de 120, por toda la geografía. Incluso hay algunos centros singulares, como un centro solar en Almería, hay un centro en Pirineos, tenemos un barco, el Spaces, que va cogiendo muestras del fondo del mar.
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Y cubrimos muchas áreas. Podéis pensar que los científicos solo son de ciencias, pero no. Hay científicos también de letras que buscan, por ejemplo, cómo datar monedas o yacimientos arqueológicos, ¿vale? O sea, que sí cubren muchos temas. Y uno de ellos es materiales, que es donde yo trabajo.
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Este es el instituto, veis aquí las torres Pío, fijaros que es antigua esta foto que no tiene las cuatro torres del campo de Real Madrid, pero es como a 15 kilómetros de Madrid, esta es la parte de administración y estos son los laboratorios, ¿lo veis?
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Está dentro del campo celoso.
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Desde Atocha en media hora estáis ahí.
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Y lo que hacemos allí es trabajar sobre materiales con muchas aplicaciones.
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Desde aplicaciones en coches para baterías, en coche eléctrico, protectores, por ejemplo, para que no se dañen las pinturas,
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o en la parte de bio, que son los materiales con los que yo trabajo.
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Y fijaros que hay un grupo importante que lo que estudia son las reacciones que tiene el lugar en el polvo de las estrellas.
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y están construyendo un equipo de 5 metros donde se van a simular las temperaturas y las presiones
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que tienen lugar en esas estrellas en el orificio de los planetas.
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Bueno, pues ahora lo que vamos con nuestra charlita me gustaría que entendieras lo que es un nanomaterial
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y qué podemos utilizar de sus propiedades para las aplicaciones en biomedicina.
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La nanotecnología es una ciencia que estudia los materiales a nivel atómico, o sea, cuando realmente son materiales y procesos que tienen lugar en tamaños muy, muy pequeños.
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¿Sabéis lo que es un nanómetro? Un millón de veces más pequeño, más fino que nuestro cabello, o lo que crece vuestra uña en un segundo.
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Fijaros si es pequeño, ¿vale? Tan pequeño que no lo vemos. Muchas cosas ya eran nano, pero no lo sabíamos porque no teníamos microscopios electrónicos como los que habéis visto.
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¿Vale? Que nos permitían ver cómo era. Para que veáis la comparación, esto sería una pulga, que casi no vemos, un pelo, un glóbulo rojo, y nosotros estamos en esta zona, ¿vale? Desde el arco, desde un nanómetro hacia arriba.
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para que veáis
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más o menos la comparación también
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cómo de pequeño tenemos que ir
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fijaros, un balón es a la Tierra
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como un nanómetro es a un balón
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o sea, realmente tenemos algo muy muy pequeño
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y en esa escala
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lo que ocurre es que, imaginaros que esto
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lo divido en muchas partes
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algo que es grande lo divido mucho
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se genera mucha superficie
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y en esa superficie
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los átomos son distintos
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de tener una estructura así perfectamente
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ordenada a tener esto, un desorden, las propiedades del material son completamente diferentes.
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Entonces, si algo lo disminuimos mucho, mucho, mucho, y al final todo es desorden, surgen
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nuevas propiedades. Y esas son las que nosotros intentamos aprovechar. Por ejemplo, el oro.
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¿Sabes de qué color es el oro? Pues el oro es dorado cuando es grande. Y este fue un
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un movimiento que nos salió mal. Si el oro es pequeño, es nanométrico, tiene color
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desde el rojo hasta el azul, porque la superficie de esos átomos está chocando con la luz
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y produce este color, ¿vale? Para que me creáis que estos son nanopartículas y no
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un colorante, es raro, si yo paso una luz a través de la suspensión, ¿veis cómo
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difraza? ¿Vale? Esto se llama Tinder effect y es simplemente tengo nanopartículas que
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este color. Si tengo una suspensión de iones, una sal, por ejemplo, y no tengo nanopartículas,
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la luz no se ve a través. ¿A que no? ¿Vale? Pues lo mismo, fijaros, cuando nosotros tenemos
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estas suspensiones de colores, no sabemos por qué. Entonces vamos al microscopio electrónico
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al que estuvisteis el otro día y vemos que dentro tenemos nanoobjetos de diferente tamaño,
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en diferentes formas. Y eso es lo que está dando el color. Por ejemplo, podemos tener
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suspensiones verdes, que son nanopartículas de plata alargadas. Y esto no deja de ser
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muy bonito, ¿no? Tenemos diferentes colores, pero ¿para qué sirve? Pues significa que
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a una determinada longitud de onda de una luz, esto va a calentar. Y eso lo podemos
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usar en medicina, ¿no? Además, si tiene diferente color, lo podemos seguir por donde
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estén las partículas, las podemos ver, las podemos detectar. También pasa con las nanopartículas
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magnéticas. Todos habréis visto en el hormiguero estas cosas, ¿no? Estos perro fríos. Según
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os los paso para que lo veáis. Es muy chulo, ¿no? ¿Habéis visto estos perro fríos? Estos
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son nanopartículas magnéticas, ¿vale? Que solo son magnéticas si yo les pongo el imán,
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¿Vale? Cuando no pongo el imán, fijaros, es un líquido. ¿Vale? Significa que yo puedo manipular este material como un líquido, ¿ya veis? Lo puedo mover, transportar, lo puedo concentrar en algún sitio, pero cuando quite el imán, fijaros, es un líquido que no recuerda que yo le he puesto el imán. ¿Vale? Y eso es una característica de nadie.
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¿Es un material sólido o es líquido?
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No, o sea, estos son sólidos, son nanopartículas.
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¿Y cuando tú le subes un estafón en metal se vuelve líquido o se comporta como un líquido?
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No, es un polvo suspendido en un líquido, que eso se llama suspensión.
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O sea, es un líquido que contiene un sólido.
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Y lo que ocurre con las nanopartículas es que están muy bien dispersas en ese líquido.
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Mira, es como la sangre.
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En la sangre se tienen los glóbulos rojos, que están mezclados, suspendidos en un medio, que es agua.
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¿Vale? Pues lo mismo las nanopartículas
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¿Vale? Es una suspensión de un sólido
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Bueno, pues la característica
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Esta nano, os podéis imaginar
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En que la podemos usar
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Y lo bueno de los campos magnéticos
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Es que actúan a distancia, además, fijaros
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Esto es una brújula que ha regalado
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Un chino, de china a china
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Solo es para enseñaros que con un imán
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Yo lo puedo mover
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¿Vale? ¿Lo veis?
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Que lo puedo mover
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Y además, actúa a distancia
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y a través del cuerpo. Fijaros, no lo para nuestro cuerpo y no para ese campo magnético.
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Fijaros que de cosas podríamos hacer cosas. Ahora lo veremos.
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Bueno, la naturaleza, seguro que habéis oído hablar de estas cosas, que en la naturaleza
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hay muchas cosas nano que nosotros no lo sabíamos porque no teníamos el microscopio.
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Y un ejemplo son las alas de esta mariposa que se llama Morpho, que es azul.
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Creíamos que este azul de las alas de la mariposa era porque tenía un compuesto orgánico, ¿no?
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Pero no, fijaros, la mariposa en realidad es gris y lo que ocurre es que tiene esa nanostructura
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que hace que al incidir la luz se refleje y se rinde este color azul.
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Esto se está utilizando ahora para evitar falsificaciones en billetes,
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porque sería muy fácil falsificar con un colorante,
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pero esa nanostructura es mucho más difícil de imprimir en un billete.
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Y además, para el que tiene que determinar si un billete es falso o no, si lo sabe y busca esa nanostructura, puede distinguirlo fácilmente.
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Lo mismo suele con los ojos de las moscas, que tienen esta serie de protuberancias, que son como de 20 nanómetros, que hacen que la luz no se refleje y los depredadores no las vean.
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Entonces, este tipo de estructuras ahora se está utilizando en las células solares para atrapar más luz, para absorber más luz y hacerlas más eficientes.
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También nanopartículas magnéticas, de estas que os he enseñado, las producen las arterias magnéticas prácticas y esta forma de cadenas les sirve para orientarse, como si fuera una brújula.
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En los lados donde viven se orientan hacia arriba o hacia abajo respecto al campo magnético terrestre.
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Se han encontrado este tipo de nanopartículas en hormigas, en abejas, en palomas, en el pico de muchas aves, y se cree que las utilizan para orientarse.
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Por eso las palomas pueden volver, por eso las hormigas encuentran el hormiguero después de irse, se orientan respecto al campo magnético terrestre.
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Bueno, entonces, basados en nanotecnología, muchos productos que ya los tenemos en marcha, aunque a lo mejor no lo sabemos, por ejemplo, en los cristales de los coches todos tienen una nano capa de un material orgánico para evitar que el agua se absorba, porque es más fácil limpiarlo.
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Tenemos tejidos que repelen el agua, son antimanchas, se dice. Muchas cosas de deporte que son flexibles tienen nanotubos de carbono, ¿vale? O sea, ya se utilizan. Pero es mucho más difícil conseguir que aprueben algo para aplicaciones en vino, ¿vale? Por eso hay menos productos basados en nanotubos.
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Hay calcetines que tienen aeroplatas de plata que hacen que vuelan menos y existen muchas cosas, por ejemplo, en los ordenadores, este tipo de chips que son de una pulgada, de dos centímetros y medio más o menos, donde hay billones de transistores, ¿vale?
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Los códigos de barra son tintas magnéticas de este estilo, basados en la tecnología, y vuestro disco de ordenador, no sé si alguna vez habéis abierto el disco duro del ordenador, está hecho de granitos de cobalto, fijaos estos granitos, que lo que hacen es orientarse en una evidencia o en otra, son ceros y unos.
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Si conseguimos que estos granitos son más pequeños, mil granitos definen un PIB de información, luego podemos almacenar más información en un disco más pequeño. Por eso ahora podemos llegar a los tiempos.
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bueno, en realidad
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ahora voy a hacer un enciso pequeñito
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de cómo se hacen estas nanopartículas
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que es lo único que yo realmente hago en mi laboratorio
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y cómo se hacen es
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hay dos aproximaciones
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es partir de algo muy grande
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que lo dividimos mucho
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o algo muy pequeño, como una suspensión
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de iones, como esto que os enseñaba
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donde yo caliento y produzo
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o hago que crezcan esas nanopartículas
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¿vale?
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y al final lo que tengo es un líquido negro
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Yo siempre tengo al final un líquido negro en mi laboratorio que tengo que ir al microscopio a ver qué es, cómo está hecho. Entonces vemos que esas partículas pueden ser alargadas, pueden tener formas, fijaros, de lo más diversas, cuadradas o wires que se llaman, o rods, o bien cápsulas.
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Pensando en mí, os podéis imaginar, ¿no? Tenemos cápsulas llenas o vacías, tenemos con varios componentes dentro y fuera, ¿vale?
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Bueno, pues todos estos nanoobjetos tienen muchas aplicaciones en muchos campos, pero como os digo, en medicina están un poco más respectivas.
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En mi caso, mi grupo trabaja en, se llama materiales para la salud, el grupo, y trabajamos en materiales principalmente en medicina,
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medio ambiente, en el que hay alimentos, y lo que intentamos es hacer que esos materiales
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sean más efectivos. Os voy a hablar de algunas de las aplicaciones en medicina en las que
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nosotros trabajamos y otras cosas que están ahora mismo en estudio. Lo que siempre intentamos
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es que, ¿qué queremos nosotros si estamos malos? Tomarnos la cantidad más pequeña
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de medicamento posible y que sea muy efectivo, ¿no? Vamos, que en un día estemos curados
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y que no haya efectos secundarios. Entonces, lo que intentamos es hacer que los tratamientos
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que ya existen sean más efectivos o desarrollar tratamientos nuevos. Si pensáis en el cáncer,
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por ejemplo, pues mucho de la quimio y de la hernia tienen muchos efectos secundarios,
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por ejemplo, que seca el pelo. Eso es porque te tienes que tomar un medicamento que se
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biodistribuye por todo el cuerpo para que llegue cierta cantidad de tumor, ¿no? Nosotros
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lo que queremos es desarrollar un medicamento que vaya directo a ese cáncer y lo elimine
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y no produce efectos secundarios, ¿vale? Por ejemplo. Entonces, intentamos trabajar
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en el diseño de ese material para diagnosticar nuestro problema, para que esas partículas
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se acumulen en la zona total, que eliminen ese cáncer y luego no haya ningún efecto
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secundario. Digo cáncer, pero podría ser, por ejemplo, podoeterista, que para disminuir
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la inflamación tiene que tomar un montón de ibuprofeno, pero solo un poquito llega
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realmente a donde tiene ese problema. ¿Cómo se imagina esto? Mucha gente se lo imagina
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como un robot, ¿no? Que te vas a inyectar, va a circular con la sangre, va a detectar
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la bacteria o la célula cancerígena y la va a eliminar. Y a las otras células que
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son buenas no te va a hacer nada, ¿verdad? Pero si fuera así, no podría ser nada. Sería
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un micro-robot, y eso ya existe. Cuando hablamos de nanotecnología, estamos hablando de cosas
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mucho más chiquititas, es más bien una nanoplataforma, decimos, que puede ser una partícula de
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oro, como esas, o una partícula magnética, como las otras que os he enseñado, puede
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ser una cápsula, como un liposoma, una cosa orgánica, flexible, podría ser la membrana
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de un virus, que la vaciamos y lo rellenamos de lo que necesitamos rellenar, puede ser
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como el que viste en el microscopio. Es algo que transporta, que sirve para transportar
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agua. En realidad transporta mucho más que algo, puede transportar muchas cosas porque
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tenemos muchísima superficie. Entonces tenemos dos funciones que hacer a esa cosa. Primero
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la tenemos que hacer invisible, porque si no nuestro sistema inmune la va a detectar
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y la va a eliminar rápidamente, no va a llegar a ningún lado. La tenemos que disfrazar.
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Y luego la tenemos que hacer inteligente, porque queremos que además de transportar eso, haga algo, ¿no? Y queremos que haga una cosa muy difícil, que es ir por la sangre, salir en un sitio terminado, entrar en la zona maligna o donde tenga que hacer la acción y hacer algo, que puede ser alentar o soltar lo que lleva a transportar, ¿vale? No es nada sencillo.
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jugamos con la ventaja de que tenemos cosas en este rango de tamaños, que es mucho más pequeño que una célula, las células son de micras, ahora luego os enseño, las células, las partículas pueden entrar dentro y hacer una acción, pero son más pequeñas que muchas moléculas, por ejemplo el ADN, luego ese ADN se puede meter en la superficie de las partículas,
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Y luego responde un estímulo, como os he enseñado con el imán, ¿no? O sea, yo puedo mover esas partículas, las puedo mover, luego, fíjate, reaccionan al estímulo y a distancia. ¿Lo ves? Esto no es magia, esto es ciencia, ¿vale?
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Lo mismo las magnéticas de oro. Algunas cápsulas termosensibles, con calor, simplemente se abren y sueltan lo que llevan. O sea que responden a ese estímulo. Las magnéticas además se pueden mover mecánicamente. Todo eso nos va a jugar a favor nuestro.
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Por ejemplo, esta es una suspensión de nanopartículas con la que tenéis ahí, la miramos al microscopio, todas las partículas deben ser iguales porque todas deben hacer la misma acción, las podemos modificar en superficie, fijaros, esto es una célula gila de cáncer de ovario y lo azul son las nanopartículas, que las hemos pintado de azul, ¿vale?
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Es decir, que existe una tinción especial.
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Este es el núcleo de la célula.
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¿Habéis visto algo de células?
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Sí.
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Sí.
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Pues este es el núcleo de la célula y este es el citoplasma.
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Si las partículas no llevan nada, la célula se divide.
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¿Lo habéis visto eso?
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La mitosis se divide de forma simétrica y no se muere ni nada.
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No le pasa nada.
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Ahora, si las partículas llevan el medicamento o si yo hago que calienten las partículas,
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lo que ocurre con esa célula es que sufre una apoptosis, se llama.
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Y es que se suicida. Y luego, lo bueno de las nanopartículas magnéticas, en este caso, es que las podemos seguir, igual que realmente las de oro, en este caso con resonancia magnética nuclear.
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¿Habéis oído hablar de la resonancia? Que ves contrastes según el agua que hay en los tejidos.
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Donde están las partículas, no sé si lo veis, las partículas se acumulan aquí en el hígado y se ve más oscuro. Luego podemos hacer un seguimiento de ese tratamiento.
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Estas son las aplicaciones que ahora mismo están en uso
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En un caso diagnóstico, por ejemplo, muchas de las cosas son expivo
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Es decir, no es que inyectes tu nada, sino que sacas la sangre y la analizas fuera
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En este caso no tienes tantas restricciones porque no vas a inyectar algo en el cuerpo
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Entonces estas aplicaciones ya se están utilizando y os voy a contar algunas de ellas
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Tanto para imagen, la resonancia magnética, como un biosensor
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Existen muchas pruebas clínicas que se están ensayando en cuanto a administración de fármacos combinado con calor, que se llama magnetotermia o fototermia
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Y este campo de la medicina regenerativa, para que veáis, lo cuento este año, el año pasado no estaba ni iniciado, ahora mismo tenemos un proyecto europeo y es algo que se está investigando
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Y, como estas partículas nos dejan inundar la superficie, nosotros podemos hacer que, además de hacer terapia, nos sirvan de diagnóstico.
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Y entonces se llaman plataformas teragnósticas, simplemente porque combinamos un solo material la diagnosis y la terapia.
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Vale, entonces, todos los laboratorios de bioquímica utilizan unos productos que ya son comerciales,
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se llaman dinabits, que son
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partículitas magnéticas
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que están funcionalizadas, se llaman
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y es que tienen esta superficie
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¿vale? que la haces
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para un tipo de célula solo
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y no para otro, por ejemplo
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con un avión colectivo, entonces es muy fácil
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simplemente con el imán lo separas
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muy rápido, muy efectivo
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fijaros, este es un sistema comercial
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¿veis que tiene aquí un imán?
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simplemente separas
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tus partículas, ¿vale?
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y puedes bajar el límite de detección de lo que estés detectando.
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Un caso es el ADN.
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Sabéis que ahora se puede sacar el ADN así de cualquier cosa,
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de una huella, de cualquier...
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Fijaros, se llega a detectar 10 a la menos 21.
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Realmente los límites de detección son bajísimos
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y es un sistema que funciona muy bien, muy barato.
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Se han desarrollado muchos sistemas, por ejemplo,
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para eliminar catógenos de sangre.
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simplemente con el imán
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veis que por aquí entra la sangre
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la mezclas con tus partículas
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las partículas capturan
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ese patógeno y con un imán
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los separas
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- Autor/es:
- Departamento de Ciencias Naturales - IES ALPAJÉS
- Subido por:
- Francisco J. M.
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- Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
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- 26 de marzo de 2019 - 22:49
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