Las nanopartículas como portadores de fármacos: características y perspectivas

Número: 
Autores/Authors: 
Reinier Oropesa Nuñez, Ulises J. Jáuregui Haza
Palabras Claves / Key words: 
nanociencia, nanotecnología, nanomedicina, nanopartículas, nanotubos de carbono, nanoscience, nanotechnology, nanomedicine, nanoparticles, carbon nanotubes.
Resumen: 
Las nanopartículas pueden imitar o modificar procesos biológicos y pueden brindar soluciones a viejos problemas asociados con la solubilidad, biodisponibilidad, inmunocompatibilidad y citotoxicidad de muchos de los medicamentos de uso tradicional. Los nanotubos de carbono son un ejemplo de nanopartículas y de nanotecnología, pues poseen un diámetro pequeño y pueden ser manipulados química y físicamente. Además, son empleados en la nanomedicina, principalmente, como soportes de apoyo y excipientes para obtener diferentes sistemas de suministro de fármacos. En el presente trabajo se analiza el estado del arte de las investigaciones de las nanopartículas como portadores de fármacos para aplicaciones médicas con énfasis en las principales características, determinación de las propiedades físico-químicas y aplicaciones de los nanotubos de carbono. Se demuestra que la administración y las formulaciones de fármacos han sido revolucionadas con el advenimiento de las nanotecnologías. El uso de las nanopartículas en la nanomedicina abarca el empleo de estas como soportes o plantillas mediante la funcionalización o encapsulación de fármacos. Con el empleo de las nanoformulaciones, un gran número de fármacos han mejorado su función terapéutica, reducido las dosis necesarias, así como las reacciones adversas. Las aplicaciones biomédicas de los nanotubos de carbono han guiado al desarrollo de un nuevo campo en la terapia y el diagnóstico. La mayoría de estas aplicaciones consisten en el implante de nanotubos o nanotubos funcionalizados en los pacientes. Sin embargo, el empleo de los nanotubos de carbono en la medicina está sujeto a la previa evaluación de su posible toxicidad en el organismo.
Abstract: 
Nanoparticles can copy or modify biological processes because they propose solutions to the old problems associated with solubility, bioavailability, immunocompatibility and citotoxicity of many traditional drugs. Carbon nanotubes are an example of nanoparticles and nanotechnology due to their small diameters. They can be manipulated chemically and physically. Besides, they are mainly used in nanomedicine as carriers and as excipients to obtain different drug delivery systems. In this work, the state of the art of the research on nanoparticles as drug carriers for medical applications, with emphasis on their properties, determination of physico-chemical properties and carbon nanotubes applications is analyzed. It is demonstrated that drug formulation and administration has been changed with the advances of nanotechnology. The application of nanoparticles in medicine includes their use as carriers through the functionalization or drug encapsulation. With the use of nanoformulations, an important amount of pharmaceuticals have improved their therapeutic action. The biomedical applications of carbon nanotubes have open a way to a new field in therapy and medical diagnosis. The main part of these applications might consist on the implant of nanotubes or functionalized nanotubes in patients. However, the use of carbon nanotubes in medicine depends on the evaluation of their toxicity in humans.
Texto Completo: 

Introducción

La nanociencia es  la encargada del estudio, la comprensión y  el control de fenómenos, así como la manipulación de materiales a escala nanométrica.1,2 Las investigaciones en esta área son interdisciplinarias, pues requieren de amplios conocimientos que no se limitan a campos como la Física, la Química, la Medicina o la Ciencia de los Materiales.

Las nanotecnologías son, entonces, todas las herramientas y tecnologías empleadas en el campo de la nanociencia. En términos más generales, la nanotecnología incluye muchas estructuras y técnicas a una escala inferior a 100 nm, incluyendo nanotubos de carbono, nanocristales, puntos cuánticos, nanofibras, filtros nanoporosos, nanohilos, nanopartículas de óxidos metálicos, nanocapilares, dispersión de nanopartículas, películas de nanopines, nanocompuestos de polímero, y otros.2

Dentro de las nanotecnologías se encuentran las bionanotecnologías que investigan las interacciones entre los materiales nanométricos y los sistemas biológicos.3,4 Los productos de las bionanotecnologías incluyen a los nanomedicamentos y sus componentes como: aditivos para mejorar la solubilidad y biodisponibilidad de fármacos muy poco solubles; vehículos de administración de fármacos para desarrollar la persistencia circulatoria y la liberación dirigida hacia lugares específicos  a células determinadas; transportadores para favorecer su liberación controlada; adyuvantes para vacunas; medios de diagnóstico y dispositivos de administración de fármacos.5-7

Las nanopartículas pueden imitar o alterar procesos biológicos por lo que su uso en la medicina podría dar solución a viejos problemas asociados con la solubilidad, biodisponibilidad, inmunocompatibilidad y citotoxicidad de muchos de los medicamentos de uso tradicional.8-10  Las nanopartículas utilizadas en la administración de fármacos para terapia o para diagnóstico son sólidos coloidales que varían su tamaño de 2 nm a 1 000 nm.2 Sin embargo, partículas mayores de 200 nm no son muy utilizadas debido a que pueden activar el sistema inmunológico y ser aclaradas en la sangre por las células Kupffer.2 Normalmente, el fármaco de interés es disuelto, encapsulado, adsorbido o adherido dentro o sobre nanocápsulas (sistema vesicular, en el cual el fármaco es confinado a una cavidad rodeada por una membrana polimérica) o nanoesferas (sistema matricial en el que el fármaco es física y uniformente dispersado).2

Varias son las perspectivas del uso de las nanotecnologías para generar fármacos. Son muy prometedoras en el tratamiento del glioma, al proteger el agente terapéutico y permitir su liberación controlada. La terapia conjunta de células madres junto con las nanotecnologías podría ser una herramienta prometedora para entregar, de manera eficiente, las drogas a los tumores cerebrales.11 Las nanopartículas tienen también el potencial de desempeñar un papel clave en el diagnóstico y la proyección de imágenes de los tumores cerebrales por revolucionar tanto la detección preoperatoria e intraoperatoria, permitir la detección temprana de células precancerosas y ofrecer en tiempo real el seguimiento longitudinal no invasivo imagenológico de los efectos del tratamiento.12

Las ventajas del uso de nanopartículas para la administración de fármacos están dadas, principalmente, por su pequeño tamaño y el empleo de materiales biodegradables. Debido a su tamaño, las nanopartículas pueden atravesar los sitios de inflamación del endotelio, el epitelio (por ejemplo, el tracto intestinal, el hígado y otros), tumores o penetrar microcapilares.13,14 Otra de las ventajas de las nanopartículas sobre las micropartículas es que son  más adecuadas para la administración intravenosa, pues su tamaño es mucho menor  que los capilares de diámetro más pequeño, lo que evita la formación de agregados y garantiza que las partículas no formen émbolos o trombos.8

Recientemente, los avances en la administración de fármacos han facilitado la elección de tejidos específicos.2 Con la llegada de las nanotecnologías, estos tejidos se están convirtiendo en organelos específicos dentro de las células individuales. Los nanomedicamentos se han convertido en una industria millonaria debido a la capacidad inherente de sus componentes a superar la solubilidad y problemas de estabilidad, dirigir la administración de fármacos hacia dianas concretas, así como diagnosticar in vivo a través de imágenes. Junto con la genómica, las nanomedicinas pronto pueden generar la tan esperada medicina individualizada. Futuras innovaciones en el campo de las nanomedicinas podrían generar entidades multifuncionales capaces de diagnosticar simultáneamente, tratar y monitorear el tratamiento.2

En el presente trabajo  se analiza el estado del arte de las investigaciones de las nanopartículas como portadores de fármacos para aplicaciones médicas con énfasis en las principales características, y aplicaciones de los nanotubos de carbono.

Características de las nanopartículas

Tamaño de las partículas

El tamaño de las partículas y la distribución de tamaño son las características más importantes de las nanopartículas y pueden determinar el destino biológico, la toxicidad, la distribución in vivo y la capacidad de orientación  de estos sistemas de suministro. Además, pueden influenciar en la carga y liberación de fármacos y en la estabilidad de las nanopartículas.2

Las nanopartículas tienen un gran número de ventajas sobre las micropartículas. Algunas nanopartículas pueden atravesar la barrera hematoencefálica. Esto proporciona la entrega sostenida de los agentes terapéuticos para enfermedades difíciles de tratar, como por ejemplo, los tumores cerebrales.15 Se ha observado que las nanopartículas cubiertas con Tween 80 pueden atravesar muy bien la barrera hematoencefálica.16 Esto indica que la distribución de partículas, en parte, puede ser dependiente del tamaño de las partículas.

La liberación de fármacos puede verse afectada por el tamaño de las partículas o moléculas involucradas. Por una parte, las partículas pequeñas tienen una mayor relación área superficial-volumen, lo que favorece una mayor asociación del fármaco con las moléculas del órgano diana (al estar más expuesto) y por tanto, una liberación más rápida del fármaco. Por otra parte, las partículas de mayor tamaño tienen grandes núcleos, lo que permite una mayor cantidad de fármaco encapsulado por las partículas y hacen que la liberación sea más lenta.6

La nanotecnología permite que la liberación del fármaco sea mínimamente invasiva, ya que posibilita la fabricación de dispositivos a escala nanométrica, tamaño que permite a estos dispositivos atravesar poros y membranas celulares. Otra gran ventaja es que con el control de la liberación se incrementa la efectividad del fármaco, por lo que es importante la dosis requerida, el tamaño, la morfología y las propiedades superficiales del compuesto. De lograr que las nanopartículas se asocien a órganos, tejidos o células dañadas y liberen in situ al principio activo deberá disminuir la toxicidad asociada al fármaco. Por otra parte, al ser posible la liberación paulatina del medicamento de acuerdo con las necesidades del paciente, se consigue disminuir los posibles eventos adversos que puedan producirse como consecuencia del suministro directo no controlado del fármaco. La reducción del tamaño de las partículas de los fármacos al nivel de la nanoescala aumenta su velocidad de disolución, lo que permite, si la velocidad de aclaramiento es baja, que se alcance el límite de saturación de su disolución in situ o inclusive que se alcance una sobresaturación que solo podría alcanzarse cuando el fármaco en vez de ser cristalino fuera amorfo. Por tanto, entre las ventajas de usar fármacos nanoparticulados se encuentran una mejor biodisponibilidad, una rápida instalación del efecto terapéutico en la administración oral y una disminución de la variabilidad en la respuesta obtenida entre los estados de ayuno y no-ayuno. La utilización de fármacos nanoparticulados permite alcanzar niveles de sobresaturación que solo podrían ser logrados cuando se pasa de un fármaco cristalino a uno amorfo. El tamaño de partícula desempeña un papel importante en la velocidad de disolución de los fármacos. La reducción del tamaño de partícula puede aumentar la velocidad de disolución y con esto dar una mayor biodisponibilidad.2,6 Este efecto puede determinar una mejor biodisponibilidad del fármaco.6

Propiedades superficiales

Las nanopartículas pueden ser reconocidas por el sistema inmune del huésped cuando se administran por vía intravenosa y  aclaradas por los fagocitos de la circulación.17 Aparte del tamaño de las nanopartículas, la hidrofobicidad de las nanopartículas determina los componentes de la sangre que se unen a su superficie. Por lo tanto, la hidrofobicidad influye en el destino in vivo de las nanopartículas. Una vez en el torrente sanguíneo, las nanopartículas a las cuales no les ha sido modificada su superficie son rápidamente aclaradas por el sistema mononuclear fagocítico.18

Para aumentar la probabilidad de éxito en la liberación dirigida hacia lugares específicos es necesario prolongar la circulación de nanopartículas in vivo. Esto puede lograrse mediante el recubrimiento de las nanopartículas con polímeros o surfactantes hidrofílicos, o mediante la formulación de nanopartículas con copolímeros biodegradables con características hidrofílicas, por ejemplo, polietilenglicol (PEG), óxido de polietileno y polisorbato 80 (Tween 80).2

El potencial zeta de las nanopartículas se utiliza comúnmente para caracterizar la carga superficial de ellas. Refleja el potencial eléctrico de las partículas y depende de la composición de la partícula y el medio en el que se dispersa. Las nanopartículas con un potencial zeta por encima de ± 30 mV han demostrado ser estables en suspensión. El potencial zeta también se puede utilizar para determinar si un material cargado es encapsulado en el centro de la nanopartícula o en la superficie.8

Formulaciones con nanoestructuras y su empleo en la liberación de fármacos

Tipos de formulaciones y velocidad de liberación

Las nanopartículas se emplean en cualquier tipo de formulación; desde las formulaciones sólidas hasta las líquidas, incluidos los aerosoles y las formulaciones semisólidas. Sin embargo, el proceso de entrega de estas últimas suele ser ineficaz debido a la pobre liberación del fármaco de las partículas.19

La velocidad de liberación del fármaco depende, en cada caso específico, de la solubilidad del fármaco, su desorción si está unido a la superficie del portador, de la velocidad de hinchamiento de la matriz por el penetrante acuoso y de la velocidad de difusión del fármaco ocluido en una matriz hinchada y de la velocidad de degradación de la matriz si esta es degradable Por lo tanto, la solubilidad, la difusión y la biodegradación de las partículas de la matriz o su velocidad de hinchamiento con agua rigen el proceso de liberación.6

En el caso de nanoesferas, en las que el fármaco se encuentra uniformemente distribuido, su liberación se produce por difusión a través de la matriz degradable o de la degradación de la matriz. Si la difusión de la droga es más rápida que la degradación de la matriz, entonces el mecanismo de liberación es en gran parte controlado por un proceso de difusión. La liberación rápida se atribuye principalmente al débil enlazamiento o a la adsorción de los fármacos a la superficie, relativamente grande, de las nanopartículas.8

Si la nanopartícula está cubierta por algún polímero, la liberación es controlada por la difusión de la droga a través de la membrana polimérica. El revestimiento de la membrana actúa como una barrera de liberación del fármaco, por lo tanto, la solubilidad de los fármacos y su difusión a través de la membrana polimérica se convierte en un factor determinante en la liberación del fármaco. Por otra parte, la velocidad de liberación también puede verse afectada por interacciones iónicas entre el fármaco y los aditivos de la formulación. Cuando el fármaco atrapado interactúa con los aditivos puede formarse un complejo menos soluble en agua, lo que puede retrasar la liberación del fármaco.6

Orientación de la  administración de fármacos

La administración selectiva de fármacos puede ser activa o pasiva.20 La orientación activa requiere del agente terapéutico y se logra mediante la conjugación de este o un sistema de soporte a un tejido o a un ligando de células específicas.21 La orientación pasiva se logra mediante la incorporación del agente terapéutico en una macromolécula o nanopartícula que pasivamente alcanza el órgano diana.

Tipos de  nanopartículas para formulaciones farmacéuticas

Liposomas

Los liposomas son vesículas esféricas compuestas de fosfolípidos anfifílicos y colesterol, que se autoasocian en bicapas para encapsular un interior acuoso.22 Las moléculas anfifílicas de los fosfolípidos forman una bicapa cerrada en forma de esfera de manera que intentan proteger sus grupos hidrófobos del medio acuoso, mientras se mantiene en contacto con la fase acuosa a través del grupo de la cabeza hidrofílica. Los medicamentos muy hidrofóbicos pueden ser encapsulados en estos liposomas, en el interior de la bicapa de fosfolipídica o en su interfase. Aunque los liposomas varían mucho en tamaño, la mayoría son menores de 400 nm. Dependiendo de su tamaño y el número de bicapas, los liposomas se pueden clasificar en tres categorías: vesículas multilamelares, unilamelares grandes y pequeñas. Los liposomas pueden clasificarse en términos de la composición y el mecanismo de administración intracelular en cinco tipos: convencionales, sensibles al pH, catiónicos, inmunoliposomas y los de elevada circulación.22

Algunos de los principales problemas que limitan la producción y el desarrollo de liposomas son su estabilidad, pobre reproducibilidad de lote a lote y dificultades en su esterilización.3

Los liposomas han demostrado ser útiles para la entrega de agentes farmacéuticos. Estos sistemas utilizan el contacto facilitado para la administración de fármacos, que consiste en la unión o la interacción con la membrana de la célula blanco. Esto permite un mayor intercambio lípido-lípido con la  monocapa lipídica de la nanopartícula, lo que acelera el flujo de fármacos lipofílicos.23 Los nanosistemas que pueden servir como almacenes de fármacos presentan una rápida liberación y una larga persistencia en el lugar de destino.

Las ventajas de los liposomas se revelan en el hecho de que son capaces de incorporar a su estructura moléculas hidrofílicas, hidrofóbicas y también de carácter anfifílico. Además, sus propiedades físicas como la carga superficial, el tamaño, la permeabilidad o rigidez de la pared o su capacidad de carga pueden ser fácilmente modificadas. Por otra parte, evitan el empleo de disolventes en la preparación de nanoformulaciones y poseen un amplio espectro de utilidad debido a su aplicación tanto por vías intravenosa, oral o por la piel.  También presentan métodos de fabricación bien establecidos. Las nanopartículas lipídicas protegen a las moléculas de fármacos que pueden degradarse bajo la influencia de agentes externos como la luz y el agua, y podrían ser de liberación prolongada para principios activos poco solubles en agua.2

Como ejemplos de las aplicaciones de los liposomas en formulaciones farmacéuticas se conocen el Doxil (Sequus Pharmaceuticals, Menlo Park, California) para la terapia del sarcoma de Kaposi en SIDA que consiste en una formulación liposomal pegilada de la doxorubicina (antibiótico que actúa sobre células cancerosas) que es aplicada por vía intravenosa y el Ambisome (NeXstar Pharmaceutical) para el tratamiento de infecciones por hongos que es una formulación liposomal de anfotericina B (antibiótico y antifúngico). 

Micelas

Las micelas son partículas coloidales nanométricas, generalmente esféricas, con un interior hidrofóbico y un exterior hidrofílico. Son ampliamente utilizadas en la preparación de formulaciones farmacéuticas como agentes solubilizantes. Los fármacos pueden ser atrapados en el interior de las micelas o adherirse covalentemente a las superficies de ellas. El tamaño de estas partículas es inferior a 50 nm de diámetro. Pueden circular durante períodos prolongados en la sangre, evadiendo el sistema inmunológico del paciente. Por ello, se pueden utilizar para la liberación gradual de fármacos y facilitar el diagnóstico in vivo. El exterior hidrofílico de las micelas está diseñado para ser termodinámicamente estable y biocompatible.24

Las micelas proporcionan una alternativa segura para la administración de drogas poco solubles en agua, tales como anfotericina B, el propofol, el paclitaxel, y varios fotosensibilizadores.25

En medio acuoso, el núcleo hidrofóbico de las micelas puede solubilizar fármacos insolubles en agua, las drogas con polaridades intermedias pueden ser distribuidas junto con las moléculas de surfactante en posiciones intermedias, mientras que  la superficie puede adsorber moléculas polares. Al igual que en el caso de los liposomas, las micelas poliméricas pueden modificarse con ligandos para la administración dirigida hacia células específicas. Para facilitar simultáneamente la entrega de fármacos y el diagnóstico pueden diseñarse micelas poliméricas multifuncionales.

En particular, las micelas pueden proporcionar la administración prolongada de fármacos directamente en el tumor, haciéndolos capaces de cruzar la barrera hematoencefálica. Esto se logra mediante la funcionalización de la superficie del material con péptidos y ligandos permitiendo que el material cargado con la droga pueda ser administrado por vía sistémica, aunque estos aún se dirigen específicamente al endotelio del tumor.26

El empleo de las micelas es muy similar al de los liposomas. Como ejemplo de sus aplicaciones se puede citar el uso del MNPEE; Estrasorb; Novavax, Inc., Malvern, Pennsylvania para el tratamiento de mujeres postmenopáusicas con problemas vasomotores (sofocos) que consiste en una emulsión de estradiol.

Entre las ventajas que poseen los sistemas micelares se encuentran: su diámetro apropiado para período prolongado de vida media en sangre, no acumulación a largo plazo, gran solubilidad en agua, elevada estabilidad estructural, microdepósito en el núcleo hidrófobo y funcionalidad separada.

Las micelas están formadas por interacciones intermoleculares no covalentes en equilibrio con las formas poliméricas de cadenas individuales, por tanto, todo el polímero puede ser eliminado como cadenas de polímero individuales procedentes de la estructura micelar, con una excreción completa por la ruta renal, debido a que estas cadenas de polímero tienen pesos moleculares menores que los valores críticos para la filtración renal. Además, se evita el efecto de toxicidad asociada a la acumulación del fármaco de larga duración, ya que este está circulando en la sangre en forma de micelas.25 Adicionalmente, el medio hidrófobo afecta la velocidad de liberación del fármaco, en muchos casos, disminuyéndola, es decir, la que ella está controlada tanto por la estabilidad de las micelas como por la hidrofobicidad del núcleo micelar y las especies químicas empleadas para unir el fármaco a la cadena principal del polímero. Estos factores pueden ser independientes de las propiedades del fármaco unido al núcleo hidrófobo, de modo que la liberación del fármaco es independiente del propio agente farmacológico transportado.2

Dendrímeros

Los dendrímeros son una clase única de macromoléculas, sintetizadas mediante una serie de reacciones sucesivas de adición (o condensación) controladas sobre un núcleo polifuncional. Se puede así controlar completamente la masa molecular final deseada y el tamaño de partícula, igual en todas y cada una de las partículas sintetizadas. La estructura de estos polímeros consiste en una ramificación alrededor del núcleo central que da lugar a un patrón geométrico tridimensional casi perfecto. En teoría, es posible sintetizar dendrímeros anfifílicos, con un núcleo hidrofóbico en el interior de las ramificaciones hidrofílicas.

Los dendrímeros utilizados en la administración de fármacos son generalmente de 10 a 100 nm de diámetro, con múltiples grupos funcionales en su superficie, lo que hace que sean ideales como transportadores para la entrega de fármacos.27
Los dendrímeros contemporáneos pueden ser muy especializados y logran encapsular moléculas orgánicas dentro de su núcleo o ligadas a su superficie. Las aplicaciones farmacéuticas de los dendrímeros incluyen formulaciones de antiinflamatorios no esteroidales, antibióticos, fármacos antivirales y agentes contra el cáncer.28

Puntos cuánticos

Los  puntos cuánticos son nanocristales coloidales semiconductores que tienen un diámetro de 2 a 10 nm. Pueden ser sintetizados a partir de diversos tipos de materiales semiconductores a través de la síntesis coloidal o por síntesis electroquímica. Los puntos cuánticos más utilizados son el seleniuro de cadmio (CdSe), el teluro de cadmio (CdTe), el fosfuro de indio (InP), y el arseniuro de indio (InAs). En las imágenes de tejidos biológicos, estas partículas sirven de agentes de contraste, proporcionando una resolución mucho mayor que los actuales tintes fluorescentes. Los puntos cuánticos pueden absorber la luz blanca y volver a emitirla en cuestión de nanosegundos con diferentes bandas prohibidas de energías que corresponden a diferentes combinaciones de partículas. Por lo tanto, diferentes puntos cuánticos pueden emitir la luz fluorescente a diferentes longitudes de onda (400 a 1 350 nm). Por ejemplo, los puntos cuánticos de 2 nm emiten luz verde, mientras que las partículas de 5 nm emiten luz roja.29 Es por eso que se pueden crear bases de datos de puntos cuánticos para incluir partículas de diferentes tamaños y composición de las imágenes multicolores de estudios biomoleculares,23 expresión de los genes,30 células de etiquetado y seguimiento de imágenes in vivo y aplicaciones relacionadas. Al igual que las nanopartículas, los puntos cuánticos pueden ser modificados a través de la conjugación de la superficie con varias moléculas para la entrega en el lugar específico. También proporcionan la superficie suficiente para sujetar agentes terapéuticos, la administración de fármacos, la obtención de imágenes in vivo, así como para la ingeniería de tejidos.

Sin embargo, entre los principales desafíos para las aplicaciones en disolución de los puntos cuánticos se tiene su biocompatibilidad y su estabilidad fisiológica. Sin un ligando apropiado los nanocristales pueden agregarse, perder sus propiedades fotoluminiscentes, no tener un tiempo adecuado de circulación en el organismo, quedar atrapados en enlaces no-específicos y ser tóxicos. Además, es necesario obtener puntos cuánticos cada vez más ecológicos, pues las aplicaciones actuales se basan en gran medida en nanocristales de cadmio el que está considerado, junto al mercurio y plomo, como materiales de uso intencional prohibido debido a su elevada toxicidad.29

Otras nanopartículas sólidas

Las nanopartículas sólidas son objetos esféricos fabricados con materiales biodegradables, como proteínas (por ejemplo, albúmina o colágeno), grasas, o polímeros.31 Inicialmente, las nanopartículas se diseñaron para la administración de drogas. Las nanopartículas sólidas actuales, que van en tamaño de 10 a 1 000 nm, pueden realizar varias tareas y proporcionar imágenes y, al mismo tiempo, administrar el fármaco. Al igual que las otras nanopartículas, las sólidas pueden ser modificadas superficialmente con  moléculas para la administración dirigida de fármacos. Una de las principales ventajas de estas formulaciones es que estas nanopartículas  se pueden preparar para proporcionar una liberación controlada de fármacos. Las nanopartículas sólidas se encuentran entre las nanoformulaciones  más comunes.

Las nanopartículas obtenidas a partir de lípidos sólidos han atraído un gran interés por diversos investigadores desde mediados de 1990 como un sistema de transporte innovador para la administración de medicamentos, debido a su estabilidad física y excelente tolerabilidad.32

Al  igual que las formulaciones de otras nanopartículas, pueden ser administradas por diferentes vías como parenteral, oral, dérmica, ocular, pulmonar, y rectal. En función del medicamento a incorporar y su vía de administración, estas nanopartículas pueden ser sintetizadas por diversas técnicas, que incluyen la homogeneización de elevada presión, microemulsiones, emulsificación y evaporación del disolvente o por difusión, el método de doble emulsión de agua-aceite-agua, agitación a gran velocidad y ultrasonido.3

 Se describe que pueden ser utilizadas tanto para las formas de administración oral como para la intravenosa. Muchos investigadores sugieren que las nanopartículas basadas en lípidos sólidos tienen la capacidad de cruzar la barrera hematoencefálica. En apoyo de esta teoría, se comprobó que luego de una inyección intravenosa se encontraba una elevada cantidad en el cerebro.33 Por lo tanto, estas nanopartículas tienen el potencial para ser utilizadas como vehículos de entrega de fármacos en el cerebro tales como paclitaxel, camptotecina, y demás que por sí solos, no pueden cruzar la barrera hematoencefálica.22

NANOTUBOS DE CARBONO

Desde su descubrimiento en 1991, los nanotubos de carbono han despertado un gran interés debido a su estructura flexible y sus versátiles aplicaciones. Es conocido que tienen una aplicación potencial en la nanomedicina principalmente como soportes de apoyo y como excipientes farmacéuticos para la creación de sistemas versátiles de suministro de fármacos.34 Además, los productos nanofarmacéuticos basados en el uso de nanotubos de carbono requieren una comprensión completa de sus características físico-químicas, así como, de su interacción con los sistemas biológicos.

Características de los nanotubos de carbono

Los nanotubos de carbono pertenecen a la familia alotrópica del carbono de los fullerenos. Son moléculas cilíndricas constituidas por unidades hexagonales de átomos de carbono con hibridación sp2 (distancia C-C de ~ 1,4 Å). Ellos se describen como cilindros huecos formados al enrollar una o varias capas de láminas de grafeno en cilindros.35 Estos tienen dos formas de estructura cilíndrica: nanotubos de carbono de pared simple o de una capa (SWNT, por sus siglas en inglés) y nanotubos de carbono de multicapas (MWNT, por sus siglas en inglés). Los nanotubos de una capa están compuestos de una capa de grafeno cilíndrico terminada en ambos extremos por un arreglo semiesférico de la red de carbono. El cierre del cilindro resulta de la inclusión de estructuras de C-C pentagonal y heptagonal durante el proceso de crecimiento.

Los nanotubos de multicapas comprenden varias decenas de cilindros concéntricos de mallas de grafeno, cada uno formado por un nanotubo de una capa. Los nanotubos de multicapas, generalmente, tienen un diámetro exterior mayor (2,5 a 100 nm) que los de pared simple (0,6- 2.4 nm) y consisten en un número variable de capas concéntricas de nanotubos de pared simple, con una capa intermedia de separación de alrededor de 0,34 nm. Los nanotubos de una capa tienen un diámetro más definido, mientras que los de multicapas tienen más probabilidades de tener defectos estructurales, lo que resulta en una nanoestructura menos estable.36

Los nanotubos de una sola capa existen en una variedad de estructuras, que corresponden a las muchas formas en las que una hoja o malla de grafito se pueda enrollar en cilindros o tubos. Este arreglo puede hacer que los nanotubos se comporten como estructuras metálicas bien definidas, semiconductoras o semimetálicas, en función de la quiralidad y el diámetro.

 La quiralidad de un nanotubo de pared simple se obtiene a partir de su vector C quiral, definido por un par de enteros (n, m) obtenidos de la disposición de los hexágonos de grafito con respecto al eje del cilindro. La configuración de sillón (Fig. 1A) con vectores quirales (n, n) se caracteriza por la forma perpendicular de silla del eje del tubo, mientras que la conformación zig-zag (Fig. 1C) se caracteriza por vectores (n, 0) y tiene una forma de V perpendicular al eje del tubo. Todas las otras composiciones del vector (es decir, ni sillón ni zig-zag) se describen como quiral o helicoidal (Fig. 1B).36 La quiralidad de los nanotubos determina su conductividad, lo que permite su desarrollo potencial en una amplia variedad de dispositivos electrónicos basados ​​en nanotubos de conmutación.

La solubilidad de los nanotubos en disolventes acuosos favorece la biocompatibilidad, por lo que los compuestos basados en nanotubos de carbono en el suministro de fármacos deben cumplir con este requisito básico. Del mismo modo, es importante que tales dispersiones de nanotubos sean homogéneas y estables para obtener datos precisos de concentración. En este sentido, la solubilización de los nanotubos en disolventes acuosos sigue siendo un obstáculo en su empleo como excipiente farmacéutico, debido al carácter hidrofóbico de las paredes laterales de grafeno, junto con las interacciones fuertes p-p entre los tubos individuales, lo que hace que los nanotubos se asocien en agregados o paquetes.1,5

Fig 1.Hojas o mallas que representanla orientacióndeloshexágonosdegrafeno en la que son enrollados los nanotubos de simple pared. (A) estructura de silla, (B) estructura quiral, (C) estructuradezig-zag /hoja degrafenohelicoidal.36

Para dispersar correctamente a los nanotubos, el medio de dispersión debe ser capaz tanto de humectar la superficie del tubo hidrofóbico como de modificar la superficie del tubo para disminuir su agregación. Cuatro enfoques básicos se han utilizado para obtener una dispersión: con el empleo de surfactantes; por disolventes; mediante la funcionalización de las paredes de los nanotubos y utilizando biomoléculas.37

 Como parte de la caracterización del grado de dispersión, a las dispersiones de nanotubos se pueden asignar tres categorías diferentes: dispersión, suspensión parcial y sedimentación.25 En el estado de dispersión, los nanotubos no muestran signos de agregación ni de separación de fases durante varios meses después de la dispersión por ultrasonido, como resultado se obtiene una suspensión estable de color uniforme marrón o negro. El hinchamiento describe la dispersión parcial de los nanotubos con la agregación, la precipitación y separación de fases de la disolución de nanotubos dentro de varios días después del ultrasonido. La dispersión separada normalmente tiene un sobrenadante de color marrón o negro, siendo ligeramente visibles los sedimentos de nanotubos en el medio. En la sedimentación de los agregados de nanotubos, estos forman un sedimento en cuestión de minutos luego del ultrasonido, tienen un bajo volumen de sedimentación, y un sobrenadante transparente.25

Los surfactantes, en general, pueden ser útiles para dispersar nanotubos.38 La dispersión por surfactantes no iónicos está en función de la longitud de la cadena hidrofóbica alquilo del surfactante. Ham y cols. (2005) determinaron que se requería una longitud de la cadena alquílica mayor de 10 átomos de carbono para alcanzar una dispersión adecuada y que la dispersión aumenta con el aumento de la longitud de la cadena alquílica.37 Moore y cols. (2003) determinaron que dentro de una serie de surfactantes no iónicos plurónicos, la solubilidad de los nanotubos aumenta con el incremento de la masa molecular del surfactante. Cuanto mayor sea el peso molecular  del surfactante mayor es la solubilidad de los nanotubos debido a la estabilización estérica por adsorción del surfactante / polímero en las paredes del nanotubo, con lo que impiden la agregación.39

Para la dispersión de nanotubos empleando surfactantes iónicos, Vaisman y cols. (2006) determinaron que la carga de la cabeza es la responsable de una mayor dispersión, en lugar de la cola hidrófoba. A medida que la carga (potencial zeta) aumenta, la dispersión se estabiliza por el aumento de la repulsión electrostática.40

Dentro de las limitaciones actuales de solubilización de surfactantes se encuentra el grado de solubilidad y que el surfactante a menudo permanece como una impureza en estos procesos.27 Sin embargo, este enfoque podría ser potencialmente útil en aplicaciones farmacéuticas, pues los surfactantes son añadidos a las formulaciones farmacéuticas como aditivos o excipientes. Algunos de los disolventes orgánicos utilizados para lograr la dispersión son la N,N'-dimetilformamida, N-metilpirrolidona, cloroformo y dimetilsulfóxido.25 Sin embargo, estas suspensiones son estables solo durante algunos días. La dispersión puede mejorar al utilizar tiempos largos de agitación ultrasónica.

Varias modificaciones en las paredes de los nanotubos se han utilizado para mejorar la solubilidad y la dispersión en disolventes polares mediante la introducción de grupos funcionales polares. La dispersión se logra mediante la eliminación de las fuerzas de van der Waals entre un nanotubo de carbono o paquetes de estos mediante la introducción de grupos funcionales en su superficie.41 Algunas de las técnicas de funcionalización utilizadas incluyen la reacción de cicloadición 1,3-dipolar y la funcionalización con restos de polietilenglicol, proceso conocido como PEGilación. El uso de biomoléculas para dispersar nanotubos de carbono, (CNTs carbon nanotubes por sus siglas en inglés) en disolución ha sido descrito por varios autores. Dieckmann y cols. (2003) informaron la dispersión de nanotubos de carbono en disolución utilizando enlaces inespecíficos de un péptido anfifílico de α-hélice con los nanotubos de carbono. Tanto la cadena de ADN sencilla como la doble cadena se han utilizado para dispersar nanotubos de carbono.42

Preparación de los nanotubos de carbono

Las técnicas que actualmente son empleadas para la preparación o síntesis de nanotubos de carbono son: descarga en arco, ablación láser y métodos de deposición de vapores químicos.43

Los nanotubos de carbono se pueden obtener con sus extremos sellados si se emplean Ni/Co, Ni/Y, Rh/Pt, o Fe como catalizadores.1,5

La técnica de descarga en arco consiste en provocar una descarga en arco entre dos electrodos de grafito empleando una corriente de 100 A. Este método es muy empleado, pues produce tanto nanotubos de pared simple como de multicapas, sin embargo, son muy pequeños. La ablación láser consiste en pulsos láser que vaporizan un objetivo de grafito en un reactor a elevada temperatura. Los nanotubos se desarrollan en las superficies más frías del reactor a medida que los vapores de carbono se condensan. El método produce principalmente nanotubos de pared simple pero es mucho más caro que la descarga en arco. En el método de deposición química de vapor, el sustrato se empieza a preparar con la ayuda de un catalizador de partículas de metal. Las nanopartículas de metales como catalizadores se pueden producir por reducción de óxido sólido o por la disolución de estos óxidos. Los diámetros de los nanotubos de carbono se relacionan con el tamaño del catalizador metálico. Las temperaturas de crecimiento se mantienen entre 1123 y 1023 K para diferentes casos, y la caracterización de los tubos desarrollados se lleva a cabo mediante el método de crecimiento de plasma de carbón por deposición de vapores (CVD, chemical vapour deposition por sus siglas en inglés). El método de CVD es el más prometedor para la deposición a escala industrial, al ser muy económico.42

Para producir nanotubos con la calidad requerida se han empleado varios métodos de purificación. Entre ellos se encuentran, la cromatografía, la purificación asistida por microondas, el empleo de elevadas temperaturas, la microfiltración y la purificación oxidativa.6

La purificación de nanotubos por el tratamiento oxidativo es el más utilizado de los procesos mencionados. Consiste en la oxidación selectiva de impurezas por reflujo en ácidos minerales para eliminar catalizadores metálicos, y la oxidación de la fase gaseosa para eliminar las impurezas de carbón. Sin embargo, la eliminación selectiva de impurezas metálicas y carbonadas plantea un desafío debido a la ligera diferencia entre la reactividad de los nanotubos y las impurezas carbonadas.5

Sin embargo, la purificación se logra debido a que el daño a los nanotubos es menor que el que experimentan las impurezas, a pesar de que la integridad estructural de los nanotubos podría ser comprometida.44

Estos tratamientos oxidativos en fase líquida utilizan habitualmente HNO3, HCl, KMnO4, H2SO4, OsO4, K2Cr2O7 y varias combinaciones de estos, y reflujo en el agua o H2O2.5

Aplicaciones terapéuticas

Las aplicaciones de los nanotubos de carbono como excipientes en formulaciones farmacéuticas son de mucho interés, dada su capacidad para interactuar con macromoléculas, tales como las proteínas y el ADN.5 Las excelentes características de un sistema eficiente de administración de fármacos incluyen su capacidad para llevar a cabo la administración controlada y dirigida, algo que los nanotubos han mostrado poseer.45 Con los últimos avances en la modificación de los nanotubos de carbono, se puede mejorar su solubilidad, así como la biocompatibilidad, lo que permite crear un amplio espectro de productos bioactivos para uso biomédico.46

Las enfermedades del cerebro sin tratamiento actual podrían ser candidatos para terapias basadas en nanotubos de carbono. No obstante, poco se sabe acerca de la toxicidad de los nanotubos de carbono y de sus factores de dispersión en el cerebro. Sin embargo, Bardi y cols. (2009) encontraron que al emplear nanotubos de multicapas cubiertos con el surfactante PF127 no se induce apoptosis en las neuronas corticales.47

Los lisosomas son organelos diana para la aplicación farmacológica de los nanotubos de carbono de pared simple, mientras que las mitocondrias son los orgánelos de destino para su citotoxicidad. En los estudios de Yang y cols. (2010), los genes que codifican a la fosfoinosítido-3-quinasa y la proteína de la membrana lisosomal asociada estuvieron involucrados en este tipo de preferencia. La administración de nanotubos de pared simple resultó en el colapso del potencial de membrana mitocondrial, lo que dió lugar a la sobreproducción de especies reactivas de oxígeno, que condujo al daño de las mitocondrias, lo que a su vez, fue seguido por una lesión lisosomal y celular. Sobre la base de las diferencias de dosis en los orgánelos de destino, los nanotubos se utilizaron con éxito para llevar la acetilcolina hacia el cerebro para el tratamiento, de forma experimental, de la enfermedad de Alzheimer inducida con un rango de seguridad moderada mediante un control preciso de la dosis, y asegurándo además que los nanotubos entraran preferentemente en los lisosomas y no en las mitocondrias.48

Existen tres modos de interacción entre los nanotubos de carbono y los componentes activos de formulaciones farmacéuticas. El primer método de interacción es como absorbentes porosos para atrapar a los componentes activos dentro de una malla de nanotubos o nanotubos en forma de paquetes o bultos. El segundo es la funcionalización  de los nanotubos de carbono mediante la adhesión a sus paredes exteriores de partes del compuesto de interés. El tercer enfoque implica el uso de los nanotubos como nanocatéteres.49

La aplicación de nanotubos de carbono como portadores se incrementa debido a  su capacidad de penetrar en las células. Los nanotubos catiónicos funcionalizados se pueden enlazar a las moléculas activas mediante enlaces covalentes estables o ensamblajes supramoleculares basados en las atracciones electrostáticas. Existen dos posibilidades: un enlace más energético con el exterior, ya sea por interacciones covalentes o no covalentes, y la encapsulación de estos ensamblajes moleculares dentro de los nanotubos de carbono. Los informes sobre el uso de nanotubos de carbono en la administración de fármacos se han centrado en el uso de nanotubos de carbono como portadores de biomoléculas de gran tamaño.

La funcionalización de nanotubos de carbono promete ser muy utilizada en la nanomedicina para la administración de fármacos. Para esto existen varios métodos los que incluyen la de nanotubos con paredes exteriores defectuosas, la covalente de las paredes intactas de los nanotubos y la no covalente o adsorción sobre dichas paredes.49

La funcionalización covalente de nanotubos de carbono que utiliza el mecanismo de cicloadición  1,3-dipolar es el método más ampliamente utilizado para fijar fracciones moleculares covalentemente a los nanotubos para la entrega de moléculas terapéuticas. Los nanotubos intermediarios con terminaciones amino son los centros reactivos para la posterior colocación de los restos funcionales. Esto permite la fácil preparación de un intermediario común con un grupo reactivo para la funcionalización con el compuesto deseado. La unión de un terminal amino a las paredes de los nanotubos permite la síntesis de varios compuestos de nanotubos funcionalizados. Además, pueden obtenerse estos conjugados nanotubo-terminal amino a través de la derivación de los nanotubos carboxilados con cloruro de tionilo (SOCl2) y la posterior reacción con una amina.50 Por otra parte,  Chen y cols. (2011) encontraron que los nanotubos de carbono carboxilados de multicapas forman un complejo supramolecular con un agente anticancerígeno (hidrocloruro de epirubicina: EPI, por sus siglas en inglés) mediante un anclaje p-ppor lo que poseen excelentes propiedades como transportadores de fármacos.51

La funcionalización de los nanotubos de carbono con fracciones de polietilenglicol (PEG) ha sido ampliamente utilizada para mejorar la solubilidad de los conjugados de nanotubos en disolución acuosa, así como la biocompatibilidad de las fracciones. La interacción hidrofóbica entre las paredes de los nanotubos y la cadena hidrocarbonada de los componentes de fosfolípidos (PL) de una fracción PL-PEG se emplea para obtener la funcionalización covalente de nanotubos de carbono. Las cadenas de PEG fueron funcionalizadas con amina terminal (PLPEG-NH2) y grupos maleimida (PL-PEG-maleimida),  que resulta en una interacción positiva con un disolvente acuoso polar.

Los nanotubos de carbono funcionalizados utilizados como soportes para la entrega in vitro de niveles terapéuticos de anfotericina B (AmB, por sus siglas en inglés) se obtienen de la reacción 1,3 de la cicloadición dipolar.52,53 Incluso, aunque la AmB es un potente y efectivo fungicida para el tratamiento de las infecciones crónicas por hongos, su uso está limitado debido a su toxicidad potencial en las células de mamíferos. Para evitar estos problemas de toxicidad, la anfotericina B puede ser conjugada con los nanotubos de carbono, lo que aumenta su solubilidad y disminuye su agregación.38

Los nanotubos de carbono funcionalizados con ADN y los conjugados de nanotubos funcionalizados con proteína pueden cruzar la membrana  celular y, posteriormente, alojarse en el núcleo.54 Esto hace que sean buenos soportes para el transporte de proteínas y genes hacia el núcleo celular, donde se libera el fármaco.
Las proteínas pueden absorberse de forma espontánea en las paredes exteriores de los nanotubos funcionalizados con grupos carboxílicos, formando conjugados proteína-nanotubo.55 Sin embargo, esta unión de las proteínas es muy selectiva. En un experimento para determinar la activación del complemento del CNT en la sangre, Morales y cols. (2006) determinaron que de 35 proteínas, presentes en la superficie celular de células del sistema inmune humano, solamente el fibrinógeno y las apolipoproteínas se unían a los nanotubos en cantidades significativas. No obstante, la administración de proteínas es posible por las funcionalizaciones, tanto catiónicas como aniónicas, de los nanotubos de carbono.56,57

La introducción de RNA de interferencia (siRNA, por sus siglas en inglés), es una aproximación a la intervención genética. Utilizando el complejo (-CONH2-(CH2)-NH3+ Cl), la telomerasa transcriptasa inversa mensajera (mTERT) del siRNA se une con éxito a los nanotubos de una capa sin perder su conformación. La fracción unida es entregada con éxito en el citoplasma de la célula, lo que resulta en la expresión suprimida del gen TERT.58 Kam y cols. (2004) han podido sintetizar un sistema "inteligente" de entrega de siRNA por acoplamiento de los nanotubos de una capa al siRNA a través de puentes disulfuros escindibles enzimáticamente.55

Los nanotubos funcionalizados catiónicamente han sido utilizados como soporte para la administración de genes. A diferencia de la unión no específica de las proteínas con los nanotubos funcionalizados, la unión del ADN con estos es por interacciones electrostáticas entre los grupos fosfato del ADN y los grupos funcionales catiónicos.

Como con la mayoría de los soportes catiónicos de entrega de ADN, el nivel de la expresión del gen marcador (la eficiencia de transfección) parece estar dado por la relación de carga nanotubos de carbono/ADN. A una mayor relación, se reporta una mayor expresión génica. Hasta ahora, el enfoque de la captación celular de los conjugados nanotubos-plasmidios ha sido utilizado para la incubación de cultivos celulares. Cai y cols. (2005) reportaron el uso de nanotubos de carbono para lanzar nanocanales en linfomas B Bal 17 y en las células B ex vivo.59

La idea básica del uso de los nanotubos de carbono en la administración de vacunas implica la unión de estos a un antígeno, sin que este pierda su conformación y se garantice la respuesta específica esperada. Sin embargo, es igualmente importante que los nanotubos de carbono no sean inmunogénicos. Pantarotto y cols. (2004) reportaron el uso de nanotubos de carbono para obtener una mejor respuesta inmune. Los péptidos derivados de las proteínas VP1 de los virus de la fiebre aftosa se unen a los nanotubos de una capa. Se tomaron muestras de sangre de ratones Balb/C inoculadas mediante inyecciones de conjugados de nanotubos. Los resultados fueron analizados por inmunoensayo enzimático para detectar la presencia de anticuerpos antipeptídicos. Los complejos péptido-nanotubo, mostraron una mayor respuesta inmune contra los péptidos, sin detectarse reactividad cruzada de los nanotubos, lo que confirma que los conjugados no son inmunogénicos.54

Debido al tamaño de los nanotubos y su facilidad para la entrada ycaptación de células, el suministro selectivo a nivel celular de los productos farmacéuticos pudiera ser mejorado mediante el uso de nanotubos como soportes, así las molestias asociadas con las actuales técnicas invasivas podrían ser reducidas al mínimo.
Los nanotubos de carbono pueden proteger los restos de las fracciones terapéuticas encapsulando estas estructuras dentro de ellos.

El segundo uso posible es como estructuras de administración nanofluídica de medicamentos. Un método sencillo para llenar nanotubos es utilizar las fuerzas de capilaridad.60 Sin embargo, para utilizar los canales interiores de los nanotubos para la entrega nanofluídica es esencial comprender el comportamiento de los capilares en la nanoescala. En primer lugar, los nanocanales deben ser lo suficientemente húmedos (es decir, deben tener la capacidad de un líquido de extenderse a lo largo de las paredes de los nanotubos). En segundo lugar, la tensión superficial del líquido de llenado debe ser lo suficientemente baja para lograr la adherencia. Para los materiales de grafito como los nanotubos, el mojado solo es posible si la tensión superficial en la interfase líquido-nanotubo es inferior a un valor umbral de 200 mN/m.47

Las simulaciones de dinámica molecular y los resultados sugieren que los nanotubos son hidrofóbicos. Sin embargo, los últimos resultados experimentales indican que los nanotubos de carbono sintetizados por CVD son, en efecto, hidrofílicos, lo que sugiere una mayor facilidad de mojado y, por lo tanto, cabe esperar que facilite la capilaridad.

Unas palabras finales sobre un aspecto de importancia esencial: los efectos de las nanopartículas sobre la salud del hombre, de otras especies y del medio ambiente. Esto es objeto de amplio debate entre la comunidad científica y la sociedad, pues puede decir la utilización futura de estas partículas en la medicina. Grupos de trabajo en todo el mundo dedican sus esfuerzos a los estudios de la toxicología y ecotoxicología de las nanopartículas, y a la búsqueda de nuevas técnicas y procedimientos para acometer estas investigaciones. En este artículo no se han abordado estos aspectos, pero nuestro grupo prepara una búsqueda crítica sobre el tema.

CONCLUSIONES

La administración y las formulaciones de fármacos han sido revolucionadas con el advenimiento de las nanotecnologías. El empleo de las nanopartículas en la medicina promete resolver los problemas de administración de fármacos en células específicas y facilitar el movimiento de dichos fármacos a través de diferentes barreras en el organismo (por ejemplo: la hematoencefálica). Esto influiría de manera positiva en el tratamiento de enfermedades del sistema nervioso central, al poder controlar el paso, a través de barreras en el organismo, de fármacos que, normalmente, sin el uso de las nanopartículas, no las atravesarían. El desafío consiste en la caracterización precisa de los blancos moleculares y en asegurar que esas moléculas solamente actúen sobre el órgano seleccionado.

El uso de las nanopartículas en la nanomedicina, principalmente, se refiere al empleo de estas como soportes o plantillas mediante la funcionalización o encapsulación de fármacos para su posterior entrega en las células blanco. Con el empleo de las nanoformulaciones, un gran número de fármacos podrán mejorar su función terapéutica, aunque ya se pueden citar ejemplos como ejemplos el Doxil, el Abraxane, el Endorem entre otros, que ya se encuentran en el mercado o han logrado pasar a fases superiores en su estudio. 

Por su parte, los nanotubos de carbono son un ejemplo de verdadera nanotecnología, poseen diámetros nanométricos, pero pueden ser manipulados física y químicamente. Los productos nanofarmacéuticos basados en los nanotubos de carbono requieren de una comprensión de sus propiedades físicas y químicas, siendo la solubilidad una de las propiedades más necesarias de comprender. Las aplicaciones biomédicas de los nanotubos de carbono  han guiado, en los últimos años, al desarrollo de un nuevo campo en la terapia y el diagnóstico. La mayoría de estas aplicaciones consisten en el implante de nanotubos o nanotubos funcionalizados en los pacientes. Sin embargo, el empleo de los nanotubos de carbono en la medicina está sujeto a la rigurosa evaluación de su toxicidad en el organismo.

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