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Webinar «Nanotoxicidad»

El pasado 22 de septiembre la plataforma Nanomed Spain organizó el webinar «Nanotoxicidad», un evento organizado para dar a conocer más ampliamente las líneas que se están siguiendo en investigación en el área de la nanotoxicidad, los avances de diferentes proyectos en este ámbito, así como herramientas existentes para conocer y reducir la toxicidad de nanopartículas y nanomateriales.

La jornada, coorganizada por la plataforma de materiales avanzados y nanomateriales (MATERPLAT),  nanbiosis y la plataforma de nanomedicina (Nanomed Spain), reunió a más de 120 espectadores. La innauguración del webinar corrió a cargo de Teresa Sanchís, Coordinadora Ejecutiva de Nanomed Spain, de Miguel Ángel Rodiel de Materplat y Ramón Martínez-Máñez de NANBIOSIS.

La nanotecnología, ciencia que interviene en el diseño, la producción y el empleo de estructuras y objetos que cuentan con al menos una de sus dimensiones en la escala de 100 nanómetros o menos, está permitiendo la consecución de avances en diversas áreas con repercusiones de gran alcance para la sociedad. Actualmente, existen diversas áreas en las que la nanotecnología está en proceso de desarrollo o incluso en fase de aplicación práctica.

Sin embargo, las nanopartículas manufacturadas pueden tener propiedades y efectos muy diferentes a los de los mismos materiales en tamaños convencionales, lo que puede plantear nuevos riesgos para la salud humana y de otras especies.

Para hablar de todo ello, la jornada contó con cuatro interesantísimas ponencias sobre el tema:

  • Herramientas para la gestión de riesgos de nanomateriales · Isabel Rodríguez · Gaiker
  • Caracterización físico-química de micro y nanoplásticos · Luis Rojo del Olmo · Grupo biomateriales ICTP-CSIC y CIBER-BBN
  • Caracterización preclínica de micro y nanoplásticos · Ariel Ramirez · Unidad de Nanotoxicología
  • NanoPrevención y Nanotoxicología: En busca de su aplicación práctica · Ciro Luis Salcines Suárez · Universidad de Cantabria

Podéis ver el webinar aquí:

 

Smarth Health y Covid19

El pasado 16 de septiembre la plataforma Nanomed Spain organizó el webinar «Smart Health y Covid19», un evento organizado para dar a conocer algunas de las líneas que se están siguiendo en investigación y los avances de diferentes proyectos en este ámbito.

Tras el éxito de la mesa redonda celebrada en junio sobre «Smart Health», coorganizada por Nanomed Spain y la Plataforma de Innovación y Tecnología Sanitaria, en esta nueva edición hemos puesto el foco de interés en la Covid-19. Más de 80 personas asistieron a la jornada (de manera virtual), moderada por Sergio Muñoz, Coordinador de la Plataforma Española de Innovación en Tecnología Sanitaria, quien nos comparte la crónica de la jornada.

La COVID-19 ha acelerado el proceso de adopción de soluciones SmartHealth aunque lo ha hecho de una manera un tanto “desordenada”, con falta de recursos en muchos casos y quizá cuando aún no tenemos una conciencia real de la importancia que juegan los datos en este nuevo contexto para que las soluciones que nos aporta este nuevo paradigma reflejen mejoras en la eficiencia, en la atención y, sobre todo, en los resultados en salud. Para ello, es necesario crear cultura, mayor impulso por parte de las autoridades y una mayor y mejor armonización de las fuentes de información.

Por otro lado, la gran dependencia tecnológica que existe del exterior nos plantea una serie de retos que son necesario afrontar para lograr una mayor independencia tecnológica. El principal de todos ellos, desarrollar nuevo tejido industrial en el sector salud, de mayor calidad, con valor y con una mejora clara en la competitividad frente al exterior.

Por otro lado, se ha destacado que no solamente se necesita una mayor digitalización en el sistema de salud sino que, además, es necesario una mayor interoperabilidad semántica (ser capaces de hablar un lenguaje común entre organizaciones sanitarias) y organizativa (desarrollando procesos y procedimientos consensuados, no solamente entre la estructuras de las propias CC.AA sino también entre ellas).

Aunque se ha destacado que la Inteligencia Artificial (IA) ha de ser la pieza básica sobre la pivote gran parte de las soluciones SmartHealth en el futuro más inmediato, si se ha destacado una de sus principales barreras de adopción que no es otra que la “explicabilidad” de los algoritmos. Estos algoritmos se comportan muchas veces como verdaderas cajas a partir de las cuáles, el profesional de la medicina ha de hacer un acto de fe para validar la bondad de las respuestas. Es aquí donde quizá, se abre un frente de trabajo amplio en los próximos años. En tanto en cuanto esto sucede, no podemos obviar que en esta pandemia, se han desarrollado interesantes soluciones (proyecto de UPM) para el análisis de imagen de TAC que acelera el diagnóstico de COVID con resultados muy prometedores, permitiendo estratificar, además, la gravedad de los pacientes. Un próximo paso, promete añadir a estas técnicas, nuevos datos clínicos – por ejemplo, los procedentes de laboratorio- que permitirán ayudar al clínico a valorar la evolución de los pacientes y a diseñar estrategias terapéuticas personalizadas.

Por último, se ha destacado también el papel de la industria y su necesaria colaboración (como en el caso de WEFREN y el Hospital Vall d’Hebron) para el desarrollo de soluciones de apoyo al trabajo del día a día de los clínicos. Para ello, es necesario que las administraciones doten de mayor financiación y promuevan el uso de estas nuevas tecnologías así como su adopción por parte de profesionales y pacientes.

 

La innauguración de la jornada corrió a cargo de Josep Samitier, Coordinador Científico de Nanomed Spain y director del Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), además, cabe destacar la ponencia de Laura Lechuga (ICN2-CSIC), secretaria de Nanomed Spain.

Ponencias:

  • Plataformas nanobiosensoras avanzadas como sistemas de diagnóstico rápido, fiable y descentralizado de la COVID-19  ·  Laura Lechuga  ·  ICN2
  • Un sistema de salud móvil para apoyo a médicos y pacientes frente a COVID-19  ·  Dra. Claudia Yuste  ·  Hospital 12 de Octubre de Madrid y Prof. Ana M. Bernardos  ·  Information Processing and Telecommunications Center, Universidad Politécnica de Madrid
  • Cuantificación y caracterización de lesiones pulmonares debidas al COVID a partir de Tomografía computarizada y la predicción de gravedad junto con datos clínicos y biológicos utilizando algoritmos de aprendizaje automático  ·  Prof. Mª Jesús Ledesma  ·  Information Processing and Telecommunications Center, Universidad Politécnica de Madrid
  • Seguimiento y análisis de la COVID-19 a través de los datos del laboratorio  ·  Raúl Rubio  ·  Business Unit Manager Healthcare IT Solutions Spain and Portugal Werfen

El vídeo está disponible en nuestro canal de youtube.

 

Hacia una nanoelectrónica basada en ADN

El hallazgo abre la puerta a una nueva generación de nano-dispositivos electrónicos basados en ADN, así como al desarrollo de nuevos sensores ultra-sensibles y ultra-rápidos para detectar cáncer y diversos patógenos como virus.

La necesidad de reducir cada vez más el tamaño de los dispositivos electrónicos ha llevado a científicos de todo el mundo a explorar la posibilidad de utilizar moléculas individuales como elementos básicos de dichos dispositivos. En las dos últimas décadas, se ha investigado incluso la posibilidad de utilizar moléculas de ADN como cables eléctricos, aprovechando sus extraordinarias propiedades de reconocimiento y auto-ensamblaje.

Sin embargo, los experimentos reportados hasta ahora han mostrado resultados contradictorios, lo cual ha impedido comprender cómo se conduce la corriente eléctrica a través del ADN, y si estas moléculas podrían ser la base de una nueva generación de nano-dispositivos electrónicos. El problema principal reside en el enorme reto tecnológico de fabricar de manera reproducible circuitos basados en moléculas de ADN individuales.

Ahora, un equipo multidisciplinar —formado por investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén, la Universidad de Tel Aviv, la Universidad de Michigan, la Universidad de Chipre, la Universidad de Sevilla, y por el físico Juan Carlos Cuevas de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM)— ha logrado fabricar un nuevo tipo de dispositivo que permite medir la corriente eléctrica de forma reproducible a través de moléculas de ADN.

Así, usando estos dispositivos, los científicos han logrado desvelar finalmente el mecanismo físico mediante el cual el ADN es capaz de conducir la corriente eléctrica a grandes distancias. El descubrimiento, publicado en la revista Nature Nanotechnology, reaviva la posibilidad de desarrollar una nanoelectrónica basada en el ADN, y podría conducir al desarrollo de nuevos sensores ultra-sensibles y ultra-rápidos para detectar cáncer y diversos patógenos.

Nanocirtcuitos de ADN

La primera tarea del equipo fue sintetizar un nuevo tipo de estructura molecular donde moléculas de ADN individuales están ligadas a nano-partículas de oro. En una segunda fase, los investigadores desarrollaron un método basado en campos eléctricos no uniformes para atrapar estas estructuras (o dímeros) entre dos electrodos metálicos que se definen previamente mediante litografía electrónica estándar.

“De este modo, se consiguió fabricar de forma reproducible nanocircuitos eléctricos donde toda la corriente eléctrica pasa a través de una sola molécula de ADN, cuya estructura, o secuencia, se puede escoger a voluntad”, explica Juan Carlos Cuevas, investigador del departamento de Física Teórica de la Materia Condensada de la UAM.

“De ese modo —agrega— pudimos demostrar que las moléculas de ADN conducen la corriente eléctrica a grandes distancias, lo cual es un requisito indispensable para que formen parte de dispositivos electrónicos. Además, con la ayuda de simulaciones teóricas, fue posible comprender los entresijos del mecanismo físico que hace que estas moléculas conduzcan la corriente eléctrica, lo cual es de interés fundamental en disciplinas como biología, física y química”.

Por último, hay que destacar que el hallazgo es también de gran relevancia tecnológica, ya que la técnica experimental introducida en este trabajo podría ser la base para el desarrollo de un nuevo tipo de sensor bio-electrónico que detecte de una forma ultra-rápida y ultra-sensible trozos específicos de ADN o ARN en la saliva o en la sangre.

“Esto podría revolucionar la detección de patógenos como virus, ya que en la actualidad está basada en métodos como la PCR (polymerase chain reaction) que son relativamente lentos y requieren grandes cantidades de esos ácidos nucleicos”, concluye el investigador.


Referencia bibliográfica: R. Zhuravel, H. Huang, G. Polycarpou, S. Polydorides, P. Motamarri, L. Katrivas, D. Rotem, J. Sperling, L.A. Zotti, A.B. Kotlyar, J.C. Cuevas, V. Gavini, S.S. Skourtis, and D. Porath. 2020. Backbone Charge Transport in Double Stranded DNA. Nature Nanotechnology. DOI: 10.1038/s41565-020-0741-2.

Fuente: UAM-mi+d

Imagen destacada: Representación gráfica de la conducción eléctrica a través de moléculas de ADN / Nature Nanotechnology

El Gobierno lanza la Estrategia Española de Medicina Personalizada con más de 25 millones

El Consejo de Ministros ha aprobado una transferencia de crédito por importe de 25,8 millones de euros al Ministerio de Ciencia e Innovación dirigida a la Estrategia Española de Medicina Personalizada, que incidirá en el presupuesto del Instituto de Salud Carlos III. Esta iniciativa se inscribe dentro del Plan de Choque para la Ciencia y la Innovación, aprobado por el Gobierno el pasado 14 de julio de 2020.

La Estrategia Española de Medicina Personalizada tiene como objetivo la mejora de las capacidades del Sistema Nacional de Salud, y, por ende, la situación sanitaria de la población, así como contribuir a avanzar en la competitividad económica del país, empleando como vector el conocimiento científico y la innovación.

La estrategia se lanzará en el segundo semestre de 2020 y comprenderá entre los años 2020 y 2021 acciones concretadas en los siguientes planes:

  • Plan Big-Data Salud
  • Plan de Medicina Genómica
  • Plan de Terapias Avanzadas y Personalizadas
  • Plan de Medicina Predictiva
  • Plan de Formación en Medicina de Precisión
  • Posicionamiento de España en el entorno europeo en el ámbito de Medicina Personalizada

La financiación total de la Estrategia Española de Medicina Personalizada asciende 77,3 millones de euros, repartidos en dos años. En este ejercicio se prevé realizar una convocatoria de subvenciones dirigida al cumplimiento de los objetivos expuestos, constituyéndose al efecto una infraestructura científica distribuida en el conjunto del Estado que permita aprovechar y reforzar las capacidades existentes y ponerlas al servicio de los retos que plantea la medicina de precisión.

Demuestran la eficacia antitumoral en cáncer de próstata de nanofármacos que incorporan complejos metálicos alternativos al platino

La búsqueda de terapias eficaces y menos tóxicas para el cáncer es un desafío en la investigación oncológica. En este camino, investigadores del CIBER-BBN en la Universidad de Alcalá (UAH) han demostrado la eficacia antitumoral en el tratamiento del cáncer de próstata avanzado de una nueva familia de nanofármacos que incorporan complejos metálicos alternativos al platino, reduciendo la toxicidad de la quimioterapia tradicional.

El equipo de científicos ha desarrollado nuevos metalodendrímeros (sistemas de tamaño nanoscópico, de estructura controlada, que incorporan en su estructura complejos metálicos) de naturaleza carbosilano funcionalizados con metales como rutenio (Ru) y cobre (Cu), que han demostrado una actividad antitumoral potente y selectiva frente a las células de cáncer de próstata resistentes, inhibiendo su proliferación y la metástasis a los tejidos óseos.

Búsqueda de nuevos complejos metálicos con propiedades anticancerígenas

Entre los fármacos utilizados en el tratamiento del cáncer, un grupo muy importante son los complejos metálicos derivados del cis-platino. Sin embargo, la generación de resistencias y la severidad de sus efectos secundarios han promovido la búsqueda de nuevos complejos metálicos con propiedades anticancerígenas.

“Nuestro grupo de investigación está interesado en el desarrollo de sistemas de tamaño nanoscópico que incorporen en su estructura complejos de metales como rutenio(II) y cobre(II) como alternativa a los complejos de cis-platino, ya que estos metales han demostrado tener propiedades antitumorales interesantes, a la vez que exhiben una mayor biocompatibilidad y la posibilidad de actuar a través de mecanismos de acción diferentes a los derivados de cis-platino”, explica Francisco Javier de la Mata, jefe de grupo del CIBER-BBN en la Universidad de Alcalá. Al mismo tiempo, “el tamaño nanoscópico de estos sistemas podría aumentar el tiempo de vida medio del fármaco, dando lugar a compuestos activos que ofrezcan nuevas alternativas para el tratamiento de diferentes tipos de cáncer”.

En esta línea, el trabajo que acaba de publicar la revista European Journal of Medicinal Chemistry describe la síntesis y actividad antitumoral frente a líneas celulares de cáncer de próstata avanzado de una familia de metalodendrímeros de naturaleza carbosilano que contienen cuatro complejos de Ru(II) y que presentan diferentes ligandos en sus esferas de coordinación con el fin de modular sus propiedades. Estos compuestos combinan una hidrofobicidad (capacidad que tiene un material de repeler el agua de su superficie) impuesta por el esqueleto carbosilano y alguno de los ligandos presentes en su estructura, con una hidrofilia (capacidad de atraer el agua), que aporta el resto de ligandos del complejo metálico, que permiten su solubilidad en agua y modulan las propiedades biológicas de estos compuestos.

Reducción de los tumores y efecto antimetastásico

“Estos nanosistemas han probado ser potentes agentes citotóxicos que actúan de manera selectiva hacia una serie de líneas tumorales, siendo capaces de reducir la proliferación e inducir la apoptosis (muerte celular) en células tumorales de cáncer de próstata avanzado”, señala Paula Ortega, una de las investigadoras participantes en el estudio. En este sentido, las pruebas realizadas demostraron una reducción del tumor de entre el 30-40% en ratones con cáncer de próstata avanzado, sin producir ningún efecto tóxico.

Además, estos compuestos pueden obstaculizar la invasión metastásica al tejido óseo, ya que reducen la adhesión de las células tumorales al colágeno I, un tipo de colágeno que abunda en los huesos, el principal objetivo de la metástasis en cáncer de próstata.

En cuanto a sus efectos secundarios, el estudio confirmó que el metalofármaco puede ser eliminado del organismo en orina y heces, y su baja concentración en los órganos.

Mejorar la estrategia terapéutica

El equipo de investigadores está desarrollando ahora nuevos estudios alrededor de este tipo de compuestos, centrados, por una parte, en determinar con exactitud sus mecanismos de acción.

“Estamos estudiando la heterofuncionalización de estos sistemas, con el objetivo de generar plataformas de compuestos que puedan combinar dos agentes terapéuticos con diferente modo de acción en una misma molécula. Al mismo tiempo, estamos llevando a cabo la evaluación de estos sistemas en terapia combinada, administrándolos conjuntamente con fármacos de uso clínico como el docetaxel, de tal forma que podamos disminuir las dosis de fármacos a administrar y por consiguiente disminuir los efectos secundarios provocados por los mismos”, avanzan.


Artículo de referencia: Natalia Sanz del Olmo, Ana M. Bajo, Maksim Ionov, Sandra García-Gallego, Maria Bryszewska, Rafael Gómez, Paula Ortega, F. Javier de la Mata, Cyclopentadienyl ruthenium(II) carbosilane metallodendrimers as a promising treatment against advanced prostate cancer, European Journal of Medicinal Chemistry, Volume 199, 2020, 112414, ISSN 0223-5234, https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2020.112414.

Imagen destacada: Investigadores del CIBER-BBN en la Universidad de Alcalá

La adhesión celular a la nanoescala es un factor clave para la producción de cartílago in vitro

Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) desarrollan una metodología basada en estructuras de nanopatrones que mejoran la diferenciación de células madre mesenquimales a cartílago in vitro. Este avance se podrá aplicar a las técnicas de regeneración del cartílago con el objetivo de tratar lesiones.

La Organización Mundial de la Salud estima que más de 300 millones de personas en el mundo sufren artrosis cada año. Esta enfermedad comporta la rotura progresiva y la degradación del cartílago en las articulaciones, que conduce a un dolor crónico y a una movilidad reducida. Uno de los métodos que actualmente existen para reparar estas lesiones es la implantación de condrocitos (células de cartílago) extraídas del paciente. Sin embargo, esta técnica está limitada por la etapa de expansión celular requerida para generar tejidos suficientemente grandes para rellenar la lesión, puesto que muy a menudo los condrocitos se desdiferencian durante el cultivo. Ahora, el grupo de investigación Nanobioengineering del IBEC, dirigido por el profesor Josep Samitier, publica en la revista International Journal of Molecular Sciences un estudio que trata de la generación de cartílago in vitro utilizando células madre mesenquimales humanas (MSCs). Estas células se tienen que pre-diferenciar in vitro para guiar con éxito la diferenciación hacia condrocitos cuando se insertan en el paciente, un proceso que se puede controlar mediante el ajuste preciso de la adhesión celular al sustrato durante el cultivo celular. 

En el grupo desarrollamos herramientas para modular las interacciones sustrato-célula a la nanoescala para descifrar su impacto en la generación de tejidos y en el desarrollo de enfermedades”.

Ignasi Casanellas,

primer autor del trabajo y estudiante de doctorado en el laboratorio del profesor Josep Samitier.

La estructura del nanopatrón determina la correcta formación del cartílago 

Las MSCs son células multipotentes que se diferencian, entre otros, en condrocitos. La formación de cartílago empieza con la condensación de las células mesenquimales que migran unas hacia las otras para formar agregados celulares tridimensionales. En este trabajo, la condensación mesenquimal se mejoró ajustando el nivel de adherencia entre MSCs y el sustrato a la nanoescala. Esto promueve la migración direccional de células, contribuye a la estabilidad mecánica de los agregados celulares y mejora las interacciones célula- célula, conduciendo a una mejor formación del cartílago in vitro. Los investigadores utilizaron MSCs derivadas de tejido adiposo humano, una fuente fácilmente accesible para potenciales aplicaciones clínicas.

El objetivo de este trabajo es poder reparar las lesiones de cartílago usando MSCs fácilmente extraídas del paciente, que se insertarán en la lesión después de pasar por el proceso de precondicionamento in vitro.

Anna Lagunas,

investigadora sénior del grupo Nanobioengineering del IBEC.

El grupo del profesor Samitier ha utilizado nanopatrones, sustratos para el cultivo celular, de RGD (una secuencia tripeptidica que existe en varias proteínas de la matriz extracelular y es responsable de la adhesión celular) para controlar y modificar la adhesión de las MSCs durante las primeras etapas de la formación del cartílago. Mediante la modificación de la cantidad y del espacio entre los motivos RGD en los nanopatrones, determinaron que hay más diferenciación cuando se utilizan nanopatrones S90 (aquellos que presentan el 90% de su superficie con una distancia entre los motivos RGD inferior a 70 nm). Estos nanopatrones biocompatibles, previamente desarrollados en colaboración con el Laboratorio de Dendrímeros Biomiméticos y Fotónica del Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología (Bionand), permiten ajustar la adhesión célula-sustrato y se pueden generar en grandes superficies, siendo por lo tanto compatible con el cultivo de tejidos. Resultados anteriores del grupo indican que los nanopatrones S90 aceleran el proceso de diferenciación in vitro. Los nuevos hallazgos muestran que se necesitan niveles de adhesión altos para promover la condensación y viabilidad de los agregados de MSCs, destacando la importancia de controlar la adhesión célula-sustrato en las estrategias de ingeniería de tejidos para la reparación del cartílago.  

El estudio se ha realizado en colaboración con diferentes grupos de la red CIBER-BBN (Centro de Investigación Biomédica en Red – Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina): Laboratorio de Bioingeniería y Regeneración Tisular, Universidad de Malaga (LABRET-UMA). 


Artículo de referencia: Ignasi Casanellas, Anna Lagunas, Yolanda Vida, Ezequiel Pérez-Inestrosa, José A. Andrades, José Becerra, Josep SamitierThe Janus Role of Adhesion in Chondrogenesis. Int. J. Mol. Sci. 2020. 

Fuente: IBEC