Taller de Investigación

nanotecnología: una alternativa para la diabetes

Juan Ortega Silveira.

Instituto tecnológico Superior de Calkiní en el Estado de Campeche.

5 DE NOVIEMBRE DE 2015Taller de investigación i

Mecatrónica 3”A”Dra. María Teresita de Jesús Chi chan.

CONTENIDOPlanteamiento del problema:...........................................................................................2

Introducción y Justificación:.............................................................................................2

Objetivos generales:........................................................................................................4

Objetivos específicos.......................................................................................................4

Antecedentes...................................................................................................................5

Hipótesis:.......................................................................................................................10

metodología...................................................................................................................10

cronograma....................................................................................................................10

Referencias bibliográficas..............................................................................................11

Juan Ortega Silveira IMCT 3”A” 1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

¿Es posible que con el avance de la nanotecnología podamos curar la deficiencia de insulina y mejorar la calidad de vida de los pacientes con diabetes?

INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN:

La diabetes es una enfermedad crónica e irreversible en la que los niveles de ázucar (glucosa) de la sangre son muy elevados. El ázucar se encuentra en los alimentos que consumimos y la insulina es una hormona encargada de ayudar a la glucosa para entrar en las células, generando así energía. Existen dos tipos de diabetes, de tipo 1 y de tipo 2. En la diabetes tipo 1, el cuerpo no produce insulina. En la diabetes tipo 2, el cuerpo no produce o no usa la insulina de la manera correcta. Sin suficiente insulina, la glucosa permanece en la sangre. Con el tiempo, el exceso de ázucar en la sangre puede causar problemas serios. Puede dañar los ojos, los riñones y los nervios. La diabetes también puede causar enfermedades cardíacas, derrames cerebrales y la necesidad de amputar un miembro, etc.

En todo mexico existen alrededor de diez millones de personas con diagnosticadas con diabetes. Noventa porciento de estos casos son de tipo dos, causados por una mala alimentanción y poca actividad física. Según los datos obtenidos de la OMS (organización mundial de la salud) y de la FMD (federación mexicana de diabetes) la diabetes es la principal causa de ceguera en mexico, cincuenta y seis porciento de todos los hábitantes con diabetes están muy mal controlados. Se estima que en el dos mil treinta existirán seicientos noventa y dos millones de personas en el mundo con ésta discapacidad.

Como podemos observar, la diabetes es una enfermedad muy seria, que si no se diagnostica o trata con el tiempo debido puede llevar a problemas muchos más serios. Debido a esto es necesario mantener un control de ésta enfermedad, desgraciadamente, los pacientes que padecen diabetes de tipo uno necesitan inyectarse insulina todos los días para poder vivir. Se estima que en méxico los costos a nivel nacional para mantener esta enfermedad es de ocho mil ochocientos treinta y cinco millones de pesos de los cuales el cincuenta y cinco porciento es pagado por las personas afectadas por esta enfermedad.

Los pacientes de tipo uno dificilmente recuerdan su vida sin la enfermdad, deteriorando su calidad de vida debido a una inyección diaria de insulina. Ahora, con la ayuda de la ciencia es posible avanzar con dos tipos de grandes oportunidades de tratamiento que ofrece la nanomedicina. Una de ellas es la miniaturización de los sistemas existentes de medicamentos destinados a mejorar la biocompatibilidad y la biodisponibilidad de los productos farmacéuticos. El otro es más innovador. Utiliza la nanomedicina para una entrega sofisticada de moléculas que influye en las causas primarias de la


enfermedad en lugar de simplemente trata los síntomas, básicamente, crear una posible cura.


OBJETIVOS GENERALES: Investigar sobre los métodos avanzados para el tratamiento de la diabetes. Demostrar la eficiencia de la nanotecnología en el ámbito de la salud. Determinar el rango de pacientes tratables con diabetes a través de la

nanotecnología.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Demostrar cuan efectiva es el uso de la nanotecnología en contra de la

inyección diaria de insulina. Exponer los riegos de la nanotecnología en el cuerpo humano. Exponer las ventajas de la nanotecnología en el cuerpo humano. Describir el método para tratar la diabetes por medio de la nanotecnología.


ANTECEDENTES.Las investigaciones del departamento conjunto de ingeniería biomédica de la Universidad de Carolina del Norte, en Chapel Hill, y de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, han concluido en el desarrollo de una red de nanopartículas que podría paliar la necesidad de constantes inyecciones de insulina, una exigencia actual de ladiabetes tipo 1.

La red de nanopartículas se podría inyectar en el cuerpo para liberar insulina y contrarrestar los incrementos deglucosa en la sangre.

La nanored, ya evaluada en ratones, pudo mantener unos niveles normales de glucosa durante más de una semana con una única inyección.

"El objetivo principal era imitar la actividad del páncreas. En nuestro sistema, cuando aumentan los niveles de glucosa, las nanopartículas se degradan para liberar insulina", explicaron los autores del estudio, Zhen Gu, Gu, delMassachusetts Institute of Technology, y los dres. Robert Langer y Daniel Anderson.

"Desde la perspectiva del paciente, esto podría resultar increíble. Reduciría la carga que plantea la diabetes", aseguró Sanjoy Dutta, director principal de terapias de tratamiento de la JDRF (que antes se conocía como laJuvenile Diabetes Research Foundation). "Pero todavía hay muchas preguntas por responder. Este estudio es un primer paso".

Hasta diez días

El estudio actual halló que cuando se inyectaba en los ratones, la nano red podía controlar los niveles de glucosa durante hasta diez días.

Las nanopartículas están diseñadas de manera que liberarían insulina en respuesta a unos niveles de glucosa más altos, de forma que no habría necesidad de revisar los niveles de glucemia con la frecuencia actual.

Está conformada por partículas con un centro sólido de insulina, dextrano modificado y enzimas de glucosa oxidasa. Ante la presencia de niveles elevados de glucosa, las


enzimas de glucosa oxidasa convierten la glucosa en ácido glucónico. A su vez, el ácido glucónico se disuelve en dextrano modificado, liberando insulina.

La nano red se forma en el cuerpo tras la inyección porque algunas partículas están cubiertas con una carga negativa, mientras que otras reciben una carga positiva. Una vez están dentro del cuerpo, estas partículas se atraen entre sí y se unen para formar la nano red, explicó Gu.

Todos los componentes de la nano red, y los productos secundarios, son completamente biocompatibles y se disuelven con el tiempo, de forma que no deberían provocar ninguna respuesta del sistema inmunitario, añadió Gu. El estudio está publicado en la revista ACS Nano.

Las investigaciones en el campo de la nanomedicina (que implica la fabricación, medición y aplicación clínica de muy pequeño (nano) estructuras -scale), en particular, han dado resultados muy prometedores. Hay dos tipos de grandes oportunidades de tratamiento que ofrece la nanomedicina. Una de ellas es la miniaturización de los sistemas existentes de medicamentos destinados a mejorar la biocompatibilidad y la biodisponibilidad de los productos farmacéuticos. El otro es más innovador. Utiliza la nanomedicina para una entrega sofisticada de moléculas que influye en las causas primarias de la enfermedad en lugar de simplemente tratar los síntomas.

La nanotecnología puede ofrecer mejores sistemas de entrega de insulina

El primer tipo incluye las nanotecnologías desarrolladas para la administración de insulina. La insulina se convierte en el tratamiento estándar para los millares de pacientes diabéticos que no responden a las píldoras por más tiempo. Las múltiples inyecciones invasivas de cantidades calculadas con precisión de insulina presentan un significante deterioro significante de la calidad de vida de los pacientes diabéticos. Con el fin de abordar este problema, se han desarrollado basados en nanomedicina vías alternativas de administración. Más precisamente, las nanopartículas, independientemente de ser producido a partir de materiales naturales o sintéticos, se ha demostrado eficaz para pasar las barreras inherentes para la estabilidad de la insulina, la biodegradación, y la absorción a través del tracto gastrointestinal y otras membranas mucosas, y que, actualmente, causar la necesidad de administrar insulina a través de la inyección.


Los estudios con estos nuevos métodos de administración de insulina se han realizado con los animales y los seres humanos, con un enfoque en las tecnologías oral y la inhalación. Sin embargo, todavía hay muchos obstáculos para ser superados y mucha más investigación por hacer antes de que cualquiera de estas tecnologías están disponibles para el uso diario por cualquier paciente.

Tratamientos no basados en insulina para la enfermedad pancreatogénico

Un ejemplo muy específico de la mejora de la entrega de un producto para el tratamiento de la diabetes que no es la insulina es la del polipéptido pancreático. Pancreatogenic diabetes es una enfermedad potencialmente fatal que se desarrolla posteriormente a otras enfermedades pancreáticas.

La terapia anti-diabética actual para la diabetes pancreatogenic está cargada de efectos adversos que pueden aumentar la morbilidad.

Administración del polipéptido pancreático ha demostrado ser una opción terapéutica prometedora, ya que esta sustancia mejora la sensibilidad a la insulina y disminuye los requerimientos de insulina en pacientes con diabetes pancreatogenic.

Sin embargo, el péptido tiene el problema de la vida media biológica corta que requiere la administración continua del péptido para obtener terapéutico. Además, el polipéptido pancreático tiene la propensión a agregarse en un medio acuoso que complica aún más la entrega eficaz de este fármaco. Para sortear este obstáculo, un grupo de investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago trató de abordar los problemas de entrega de polipéptido pancreático mediante la asociación del péptido con micelas estabilizadas estéricamente. Micelas estabilizados estéricamente son el polietileno glicolado (pegilado) micelas de fosfolípidos que se han demostrado para aumentar la vida media de varios péptidos in vivo, prevenir su agregación en medios acuosos y entregarlos específicamente a los sitios deseados de acción en su conformación más activa para la interacción con dianas celulares. Una prueba en animales diabéticos reveló que, a causa de las micelas estabilizadas estéricamente, polipéptido pancreático fue entregado a su sitio de acción, la mejora efectiva de tolerancia a la glucosa y sensibilidad a la insulina.

Nuevos enfoques nanotecnológicas puedan orientar genes y células, mal funcionamiento de la Diabetes


El segundo tipo de opciones de tratamiento que puede ser posible gracias a los avances en nanomedicina es la entrega selectiva de ARN (ARNsi o microARN) para inhibir una vía de la enfermedad en el cuerpo. Las buenas evidencias de este provienen de ensayos clínicos con los denominados sistemas de liberación de ARN nanoparticulated para otras enfermedades. Estos tipos específicos de ARN pueden influir directamente en el trabajo de ciertos genes en el cuerpo. Algunas pruebas preliminares que se ha llevado a cabo en el tratamiento de la diabetes se hizo principalmente para la entrega de micro ARN viral, pero hay productos tangibles están disponibles aún. Esto sigue siendo un enfoque muy experimental, aunque una extremadamente prometedor.

La nanotecnología podría ayudar en la simplificación de la gestión de la diabetes

En cuanto a la gestión de la diabetes, la influencia de la nanotecnología está igualmente empezando a llamar la atención en la comunidad médica.Manejo de la diabetes Contemporáneo pone gran énfasis en la responsabilidad individual y la complejidad percibida de tal régimen a menudo conduce a fallas en la adherencia.

Este es un problema muy importante, ya que puede conducir a complicaciones de la enfermedad y, a menudo a hospitalizaciones posteriores, pobres resultados clínicos y el aumento de los costes sanitarios. Una vez más, los conocimientos, las técnicas y procesos de las nanociencias se pueden utilizar para superar este problema.

Para los casos, se acepta generalmente que pinchazo en el dedo de glucosa en sangre capilar de auto-monitorización convencional se asocia con problemas importantes. No sólo puede ser doloroso, pero tiene muchas limitaciones (por ejemplo, no se puede hacer si la persona está conduciendo o dormido, etc). Una idea que es probable que satisfacer la necesidad de mejorar la monitorización no invasiva de glucosa es un “tatuaje inteligente”, que se compone de nanosensores de glucosa sensibles, basados en fluorescencia implantados bajo la piel, pero manipulado desde el exterior. Investigación todavía se está llevando a cabo para rectificar la biocompatibilidad y el comportamiento de este dispositivo no invasivo. Otras posibilidades se han investigado también, pero el concepto “tatuaje inteligente” ha reunido la mayor atención en los últimos años.Nanopancreas artificiales se está desarrollando


Otro concepto curioso y ampliamente estudiado es el de los nanopancreas artificiales. Descrita por primera vez en 1974, la idea se basa en un principio simple: un electrodo sensor mediría en repetidas ocasiones los niveles de glucosa en sangre y cualquier desviación se retroalimenta en un pequeño ordenador que da energía a una bomba de infusión, lo que liberaría la cantidad necesaria de insulina en el torrente sanguíneo. Investigadores de nanotecnología son implacablemente trabajando para producir un dispositivo de esta naturaleza.No hay duda de que el resultado de una fórmula de éxito permitiría tanto a los profesionales sanitarios y personas con diabetes para revisar su enfoque de la atención de la diabetes.


HIPÓTESIS:Por medio de la nanotecnología se propone que sea posible una sola inyección de insulina que dure en el cuerpo en un rango de diez días a un mes, haciendo que los pacientes tengan una mejor calidad de vida, olvidándose de una inyección diaria.

METODOLOGÍA La metodología para realizar ésta investigación se propone de la siguiente manera:

Realizar una investigación a fondo sobre la diabetes en México, las personas afectadas por esta enfermedad y como es su calidad de vida con respecto al de una persona sana.

Recaudar información sobre cómo es posible combatirla, los métodos utilizados y la eficacia de los mismos.

Investigar sobre la nanotecnología y los materiales biodegradables con los que se fabrican los nanobots.

Investigar sobre las pruebas de nanobots en seres vivos y sus reacciones. Encontrar la verdadera eficacia de los métodos nanotecnológicos en el

mundo empírico.

CRONOGRAMA Semana 1Jueves 5 de noviembre.

Semana 2Jueves 12 de noviembre



Semana 5Jueves 3 de diciembre

Realizar una investigación a fondo sobre la diabetes en México, las personas afectadas por esta enfermedad y como es su calidad de vida con respecto al de una persona sana.

Recaudar información sobre cómo es posible combatirla, los métodos utilizados y la eficacia de los mismos.

Investigar sobre la nanotecnología y los materiales biodegradables con los que se fabrican los nanobots.

Investigar sobre las pruebas de nanobots en seres vivos y sus reacciones.

Encontrar la verdadera eficacia de los métodos nanotecnológicos en el mundo empírico.


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.Como controlar la diabetes todos los días. 5/noviembre/2015http://www.niddk.nih.gov/health-information/informacion-de-la-salud/diabetes/guia-para-personas-diabetes-tipo-1-tipo-2/Pages/daily.aspxDiabetes- medlineplus. 5/noviembre/2015https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/diabetes.htmlCNN México- diabetes a nivel nacional 5/noviembre/2015http://mexico.cnn.com/salud/2012/11/15/la-diabetes-en-mexico-y-el-mundo-en-cifras Nanotecnología: la revolución de la atención diabética. https://www.elblogdelasalud.info/nanotecnologia-la-revolucion-en-la-atencion-diabetica/5121


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