La nanocirugía promete revolucionar los tratamientos modernos

Al hablar de tecnología, robots, Inteligencia Artificial o el Internet de las cosas, la mayoría de personas suele pensar en el día a día: móviles, coches, computadoras, robots, chatbots, pero... ¿La medicina? ¡Sin duda, esta es una de las áreas en las que más positivo es el impacto del avance de la tecnología! La nanocirugía es un gran ejemplo de esto, pues permite intervenir a escala celular y de forma mínimamente invasiva. 

En este artículo, te explicamos qué es nanocirugía, cuáles han sido sus avances más recientes y qué promete de cara al futuro. 

Escrito por María Fernanda Ramírez Ramos, periodista especializada en salud y redactora de INESALUD. 

¿Qué es la nanocirugía?

La nanocirugía es una rama emergente de la medicina que utiliza técnicas de precisión a escala nanométrica para realizar intervenciones quirúrgicas mínimamente invasivas. A diferencia de la cirugía tradicional, que opera a nivel macroscópico, la nanocirugía se centra en el manejo de estructuras y dispositivos a nivel molecular y celular.

A través del uso de láser, nanopartículas, magnetismo, agujas nanométricas o robots, la nanotecnología ha permitido grandes avances en el tratamiento e intervención de enfermedades como el cáncer. Aunque se trata de un área con varias décadas de desarrollo, en los últimos años se han dado avances extraordinarios. 

La nanotecnología puede aplicarse al desarrollo de diferentes tipos de técnicas y tratamientos. Algunos de los que tienen mayor desarrollo son:

Realizar diagnósticos y seguimientos más precisos

Los nanobiosensores permiten una detección temprana y precisa de enfermedades mediante el análisis de biomarcadores a nivel molecular. 

En este contexto, uno de los más recientes avances fue publicado en la Revista Science Advances gracias al desarrollo de una nanopipeta de doble cilindro, que permite analizar como células cancerosas vivas reaccionan a un tratamiento y cambian en el tiempo. 

Se trata de una herramienta que cuenta con dos agujas nanoscópicas, que pueden actuar tanto para extraer muestras o "biopsias" como para inyectar. Lo significativo es que no destruye la célula, sino que esta puede estudiarse antes y después de administrar el tratamiento. Así, su aplicación terapéutica es prometedora.

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Intervenir a nivel celular en tejidos dañados, tumores o defectos

Con la nanocirugía se puede realizar una manipulación precisa de células y orgánulos para corregir defectos genéticos, eliminar células cancerosas o regenerar tejidos dañados. Así, determinadas enfermedades podrán ser tratadas a escala nanométrica.

Uno de los avances más importantes se ha dado en el tratamiento del glioblastoma (GBM). Este tipo de cáncer se caracteriza por ser altamente agresivo y resistente a las terapias, pues, en promedio, un/a paciente tienen una supervivencia de solo 15 meses. 

Investigadores del Hospital for Sick Children (SickKids) y el Instituto de Robótica de la Universidad de Toronto se asociaron para desarrollar un sistema de nanocirugía mecánica que pudiese dirigirse a las células tumorales. Encontraron la forma, mediante magnestismo y nanotubos de carbono, de alterar las estructuras internas de las células cancerosas y provocar la muerte celular. 

"A través del uso de nanotecnología en el interior de las células cancerosas, la nanocirugía mecánica es un enfoque de 'Caballo de Troya' que podría permitirnos destruir las células tumorales desde adentro", señaló el Dr. Xi Huang, uno de los autores de la investigación, publicado en la Revista Science Advances.

Otro gran avance ha sido la nanocirugía láser, para hacer cirugía intracelular. El equipo del proyecto LIGHT2NANOGENE utilizó una técnica con láseres, de fibra óptica, plasmónicos y ultrarrápidos para introducir material externo (nanopartículas) a través de la membrana de las células madre del cáncer de mama.

El objetivo es disminuir la actividad de ciertos genes responsables del comportamiento agresivo de estas células. En consecuencia, que podría ayudar a reducir la metástasis. 

Determinados cánceres se están beneficiando del desarrollo de la nanocirugía, tanto con nanopartículas capaces de atacar las células cancerosas, como con técnicas que usan nanocirugía láser o dispositivos nanométricos para intervenir a escala molecular. 

Tratamientos de fertilidad

El sistema robótico de inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) emplea algoritmos de inteligencia artificial y técnicas de micromanipulación robótica para identificar de manera no invasiva los espermatozoides (con el menor daño al ADN) y llevarlos a los óvulos. Fue desarrollado en la década de los 90, pero desde entonces ha tenido gran evolución. Además, también se han creado sistemas que emplean algoritmos e IA para estudiar a los espermatozoides e inmovilizarlos, con el fin de tener mayor precisión.

Desarrollar nuevos sistemas de administración de fármacos

Los nanorobots y nanopartículas pueden transportar medicamentos de forma dirigida a células específicas, aumentando la eficacia y reduciendo los efectos secundarios. Aunque no se trata puntualmente de nanocirugía, sí está relacionado con esta y, de hecho, es complementaria. 

En innovación farmacéutica se han desarrollado nanopartículas que se dirigen a células específicas, liberan fármacos de forma controlada, los protegen de la degradación y superan barreras biológicas. Ejemplos como liposomas, dendrímeros, nanopartículas de oro y nanotubos de carbono ya muestran un gran potencial. 

Beneficios de la nanocirugía

• Mayor precisión: Permite realizar procedimientos más precisos y menos invasivos, lo que reduce el riesgo de complicaciones, como infecciones, y la necesidad de anestesia general.
• Menos dolor e inflamación: Las incisiones son minúsculas, lo que se traduce en un menor dolor e inflamación para el paciente.
• Recuperación más rápida: Los pacientes experimentan una recuperación más rápida y menos tiempo de hospitalización.

Retos de la nanocirugía

• Alto costo: El desarrollo de nanotecnologías y nanomateriales aún es costoso, lo que limita su acceso a la población general.
• Falta de infraestructura: Se requiere de infraestructura especializada y personal altamente capacitado para realizar procedimientos de nanocirugía.
• Cuestiones éticas: Es necesario establecer marcos regulatorios y éticos claros para el desarrollo y la aplicación de la nanocirugía.

La nanocirugía y las nuevas aplicaciones médicas abren un mundo de posibilidades para el futuro de la medicina. A medida que la tecnología avanza y los costos se reducen, esta innovadora especialidad tiene el potencial de mejorar significativamente la calidad de vida de millones de personas alrededor del mundo. Para ello es fundamental que profesionales de diversas áreas, como la bioingeniería celular, nano biotecnología, oncología molecular, bioquímica, medicina de precisión o innovación farmacéutica intervengan. 

Formaciones que te recomendamos

Curso de Bioquímica Cerebral (Titulación Universitaria + 8 Créditos ECTS) 

Curso de Instrumentación en Cirugía Laparoscópica (Titulación Universitaria + 8 Créditos ECTS) 

Referencias 

Lu, Z., Zhang, X., Leung, C., Esfandiari, N., Casper, R. F., & Sun, Y. (2011). Robotic ICSI (Intracytoplasmic Sperm Injection). IEEE transactions on bio-medical engineering, 58(7), 2102–2108. https://doi.org/10.1109/tbme.2011.2146781

Marcuccio, F., Chau, C. C., Tanner, G., Elpidorou, M., Finetti, M. A., Ajaib, S., Taylor, M., Lascelles, C., Carr, I., Macaulay, I., Stead, L. F., & Actis, P. (2024). Single-cell nanobiopsy enables multigenerational longitudinal transcriptomics of cancer cells. Science Advances, 10(10). https://doi.org/10.1126/sciadv.adl0515

Nanosurgical tool could be key to cancer breakthrough. (2024, marzo 6). Science Daily. https://www.sciencedaily.com/releases/2024/03/240306150435.htm

Nanocirugía de las células. (2017, junio 29). CORDIS | European Commission; Publication Office/CORDIS. https://cordis.europa.eu/article/id/200128-cell-surgery-via-nanotechnology/es

Siegel, H. (s/f). Robotic nano-surgery shown to be effective at treating brain cancer in pre-clinical models. University of Toronto. Recuperado el 19 de abril de 2024, de https://www.utoronto.ca/news/robotic-nano-surgery-shown-be-effective-treating-brain-cancer-pre-clinical-models

Wang, X., Gong, Z., Wang, T., Law, J., Chen, X., Wanggou, S., Wang, J., Ying, B., Francisco, M., Dong, W., Xiong, Y., Fan, J. J., MacLeod, G., Angers, S., Li, X., Dirks, P. B., Liu, X., Huang, X., & Sun, Y. (2023). Mechanical nanosurgery of chemoresistant glioblastoma using magnetically controlled carbon nanotubes. Science Advances, 9(13). https://doi.org/10.1126/sciadv.ade5321

Zhang, Z., Dai, C., Huang, J., Wang, X., Liu, J., Ru, C., Pu, H., Xie, S., Zhang, J., Moskovtsev, S., Librach, C., Jarvi, K., & Sun, Y. (2019). Robotic immobilization of motile sperm for clinical intracytoplasmic sperm injection. IEEE transactions on bio-medical engineering, 66(2), 444–452. https://doi.org/10.1109/tbme.2018.2848972