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LUZ (NIR) COMO FUENTE EXTERNA             From Erich Ruetsche, Nanotechnology in Medicine, IBM Research, 201116/11/2011   ...
ULTRASONIDOS COMO FUENTE EXTERNA           Nanodroplets strongly retained the loaded drugs; yet, under ultrasound-mediated...
CAMPO MAGNETICO COMO FUENTE EXTERNA     • Thermal ablation of       cancer cells       − Nanoshells have metallic         ...
ENZIMAS COMO FUENTE EXTERNA    • Nanoscience does      have an impact on      several areas of      microbiology. It allow...
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  1. 1. Avances en nanomedicina. La nanotecnología aplicada a la biomedicina Prof. Dr. Simó Schwartz Jr CIBBIM-Nanomedicina, Hospital Valle Hebron, Barcelona EXPOQUIMIA, 16 NOVIEMBRE 201116/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  2. 2. LA NANOBIOTECNOLOGIA EN SALUD HUMANA Nanomedicina: Es la aplicación de nanotecnología a la medicina y la salud con un objetivo común: mejorar significativamente los sistemas actuales de diagnóstico y tratamiento de las enfermedades, mediante nuevos sistemas, biomateriales y metodologías desarrolladas a escala nanométrica (el concepto de la miniaturización) Implica la conjunción de diversas disciplinas científicas, entre ellas, microelectrónica, química, física, biología, computación y biomedicina (y por tanto grupos de investigación biomédicos, pluridisciplinares y grandes hospitales investigadores)16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine www.cibbim.net http://gobi.edugali.com/cibbim/
  3. 3. Sus principales ámbitos de aplicación son: - diagnóstico (in vitro, in vivo – imagen -) - tratamiento - medicina regenerativa (biomateriales)16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine www.cibbim.net http://gobi.edugali.com/cibbim/
  4. 4. La Nanomedicina terapéutica persigue obtener nuevos medicamentos, dirigidos, más específicos, que permitan un tratamiento selectivo y una liberación farmacológica controlada. Pretende aumentar la eficacia terapéutica y reducir los efectos adversos asociados (toxicidad).16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  5. 5. La Nanotecnología (Rango de tamaños) 1 nm: diameter of glucose molecule 2 nm: diameter of a single DNA strand 5 nm: diameter of insulin molecule 6 nm: diameter of a hemoglobin molecule 10 nm: thickness of cell wall (gram negative bacteria) 10 nm: prion NANOPARTICLES 15 nm: Monoclonal Antibody NANOPARTICLES 5-50 nm: protein NANOPARTICLES 25 nm: ribosome NANOPARTICLES 350 nm 20-100 nm: virus NANOPARTICLES 200 nm: diameter of smallest bacteria 1 μm: diameter of mitochondria ( x 2 μm length) 200 nm 1-5 μm: bacteria 100 nm 10-100 μm: human cell 27 nm Nanopartícula: - 20-50 veces mayor que un compuesto de bajo peso molecular - 4-8 veces el tamaño de un anticuerpo monoclonal - Tamaño similar a un virus de pequeño tamño - 1.000 veces más pequeña que una célula animal16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  6. 6. La Nanotecnología (comparativa) NANOPARTICLES 1 µm16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  7. 7. Duncan R. Drug Discovery. Nature Reviews, 2:347-360, 200316/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine www.cibbim.net http://gobi.edugali.com/cibbim/
  8. 8. Blanco E, Exp Biol Med 234:123–131, 200916/11/2011 , Review. CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  9. 9. La Nanotecnología aplicada a Nanomedicina (Tipos de nanopartículas)16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  10. 10. Los nanoconjugados pueden extravasarse del torrente circulatorio Duncan R. Drug Discovery. Nature Reviews, 2:347-360, 200316/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  11. 11. 16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  12. 12. Petros and DeSimone, Strategies in the design of nanoparticles for therapeutic applications, Nature Reviews in Drug Discovery , 9(8): 615-627 (2010) Alnylam, media-kit at http://www.alnylam.com/News-and-Events/Media-Kit.php16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  13. 13. Duncan R. Drug Discovery. Nature Reviews, 2:347-360, 2003 J. Peng et al. / Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2 (2006) 113–114 12016/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine www.cibbim.net http://gobi.edugali.com/cibbim/
  14. 14. Enzyme Replacement Therapy of α-GalA. Target: Cellular lysosome Quitosan PPDN (Dendrimers) CTAB SLN from Sanz F et al.16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  15. 15. LA NANOMEDICINA PERMITE REDUCIR LA TOXICIDAD ASOCIADA AL TRATAMIENTO FARMACOLÓGICO Y EN MUCHOS CASOS, INCREMENTAR LA EFICACIA TERAPÉUTICA: EVITANDO LA DEGRADACIÓN/METABOLIZACIÓN DEL CARGO EN EL TORRENTE CIRCULATORIO CAMBIANDO EL TIEMPO DE VIDA MEDIA DEL FÁRMACO, DISTRIBUCIÓN O VIAS DE METABOLIZACIÓN ADMINISTRANDO VARIOS FÁRMACOS SIMULTÁNEAMENTE AUMENTANDO LA DOSIS EFECTIVA QUE LLEGA A LA CÉLULA DIANA LIBERACIÓN RETARDADA DE FÁRMACOS (NANOCRISTALES…)16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  16. 16. 125 HCT-116 100 Cell Viability (%) 75 Toxicity reduction 50 25 CPT SNP-CPT 0 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 µ Concentration (µg/mL) 125 U87-MG 100 Cell Viability (%) 75 50 25 CPT SNP-CPT 0 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 Botella P et al, J Control Release. 2011 µ Concentration (µg/mL)16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  17. 17. LIBERACION RETARDADA HIDROGELES Y NANOCRISTALES16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  18. 18. PODER ATRAVESAR LA BARRERA HEMATOENCEFALICA Y REDUCIR LA RESISTENCIA AL TRATAMIENTO SON PUNTOS CLAVE DE MEJORA EN LA FARMACOLOGÍA ACTUAL Image from Dr.T.V.Rao MD for “e” learning in Medicine16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  19. 19. The brain membrane is impenetrable to most conventional antibiotics because the molecular structure of most drugs is too big to enter the membrane.16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  20. 20. CELL PENETRATING PEPTIDES RGD CONTAINING PEPTIDES GLUCOSE, GLUTATHIONE FACILITAN A LOS SISTEMAS DE LIBERACIÓN (DDS) PODER ATRAVESAR LA BARRERA HEMATOENCEFALICA Dr.T.V.Rao MD for “e” learning in Medicine16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  21. 21. Nanoparticles help overcome Drug Resistance - Endocytosis of DDS provide a scape mechanism from MDR complexes - several drugs can be loaded to overcome natural tumor/disease resistance16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  22. 22. DRUG DELIVERY SYSTEMS CAN BE ACTIVATED BY EXTERNAL SOURCES16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  23. 23. From Erich Ruetsche, Nanotechnology in Medicine, IBM Research, 201116/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  24. 24. LUZ (NIR) COMO FUENTE EXTERNA From Erich Ruetsche, Nanotechnology in Medicine, IBM Research, 201116/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  25. 25. ULTRASONIDOS COMO FUENTE EXTERNA Nanodroplets strongly retained the loaded drugs; yet, under ultrasound-mediated vaporization they released the drugs into the tumor tissue . Rapoport NY et al, Acoust Phys. 2009 Oct 1;55(4-5):594-601.16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  26. 26. CAMPO MAGNETICO COMO FUENTE EXTERNA • Thermal ablation of cancer cells − Nanoshells have metallic outer layer and silica core − Selectively attracted to cancer shells either through a phenomena called enhanced permeation retention or due to some molecules coated on the shells Thermal ablation of cancer cells assisted by nanoshells coated with metallic layer − The nanoshells are heated and an external energy source – National Cancer Institute with an external energy source killing the cancer cells Dr.T.V.Rao MD for “e” learning in Medicine16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  27. 27. ENZIMAS COMO FUENTE EXTERNA • Nanoscience does have an impact on several areas of microbiology. It allows for the study and visualization at the molecular-assembly levels of a process. • It facilitates identification of molecular recognition and self-assembly motifs as well as the assessment of these processes Dr.T.V.Rao MD for “e” learning in Medicine16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  28. 28. LA NANOTECNOLOGÍA TAMBIÉN PERMITE GENERAR SISTEMAS IMPLANTABLES DE LIBERACIÓN FARMACOLÓGICA O MEDICINA REGENERATIVA16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  29. 29. From Prof. Dr. med. François Berger, Université Joseph Fourier, Director of Unit “Nanomédecine et Cerveau“ of INSERM, Grenoble (F). CLINAM 2011, Basel.16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  30. 30. RETINA: Desarrollo de nuevas terapias para enfermedades degenerativas de la retina El principal objetivo de este proyecto es el diseño de un modelo de retina que nos ayude a comprender mejor algunos de los procesos comunes que se encuentran en muchas patologías degenerativas de la retina y en el desarrollo de nuevas alternativas terapéuticas que puedan contribuir a mejorar la calidad de vida de las personas afectadas por estas patologías. El proyecto se centrará en dos enfermedades que representan las principales causas de ceguera intratable en las sociedades occidentales:Degeneración Macular y la Retinosis Pigmentaria. Células microencapsuladas. Introducción de células modificadas genéticamente en una matriz polimérica compuesta por una membrana semipermeable como agente de liberación de fármacos. Las células del interior actúan como una microfactoría de un determinado factor neurotrófico.16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  31. 31. From Prof. Dr. med. François Berger, Université Joseph Fourier, Director of Unit “Nanomédecine et Cerveau“ of INSERM, Grenoble (F). CLINAM 2011, Basel.16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  32. 32. SISTEMAS DE DIAGNÓSTICO POR IMAGEN16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  33. 33. Amornpun Sereemaspun, Nanogold &Quantum Dot As Novel Biosensors, 201016/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  34. 34. Magnetic Resonance Imaging (MRI) using dendrimer contrast agents Grodzinski et al., Expert Rev Mol Diagn, 6(3):307-318, 200616/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  35. 35. OTHER APPLICATIONS OF NANOSCIENCES MEDICAL DEVICES AND BIOSENSORS Image from Dr.T.V.Rao MD for “e” learning in Medicine16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  36. 36. Seigneuric R et al., Nanotechnology for Cancer Research Current Molecular Medicine, 2010, Vol. 10, No. 716/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  37. 37. Sistemas mecanicos • Bio “Finger” Dr. Tai-ping Sun, Biology 280S: Biotechnology & Genetic Engineering; Joshua Mendoza-Elias, Fall 200816/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  38. 38. Sistemas electroquímicos I. Nanocircuitos para la determinación e identificación de moléculas o metabolitos a) determinación de PSA Zheng et al., Nat Biotech 23:1294-1301, 200516/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  39. 39. Sistemas ópticos From Erich Ruetsche, Nanotechnology in Medicine, IBM Research, 201116/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  40. 40. Ventajas de la reducción del diagnóstico a escala nanométrica: - múltiples análisis simultáneos - métodologías no invasivas (reducción de riesgos) (sangre /saliva) - no necesidad de instalaciones especializadas - control a distancia tiempo de análisis requerimientos analíticos (pre-procesamiento de la muestra y volumen) costes rentabilidad del procedimiento sensibilidad y especificidad analíticas reproducibilidad y exportabilidad de los resultados (interlaboratorios) ESF recommendations, 200516/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  41. 41. From Prof. Dr. med. François Berger, Université Joseph Fourier, Director of Unit “Nanomédecine et Cerveau“ of INSERM, Grenoble (F). CLINAM 2011, Basel.16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/
  42. 42. MUCHAS GRACIAS !!! Prof. Dr. Simó Schwartz Jr CIBBIM-Nanomedicina, Hospital Valle Hebron, Barcelona16/11/2011 CIBBIM - Nanomedicine http://gobi.edugali.com/cibbim/

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