La nanobiotecnología es una ciencia emergente que en los últimos años ha tenido un acelerado desarrollo debido a las importantes aplicaciones que ya se han generado y la gran gama de tecnologías que pueden implementarse a futuro.
Esta nueva área de la biotecnología se enfoca en aplicar compuestos naturales orgánicos para fabricar bionanoartefactos, como: biomateriales, biodispositivos, biosensores e incluso biomáquinas a escala nanométrica. Cuando hablamos de escala nanométrica nos referimos a estructuras de entre 1000 y 1 nm, en este rango de tamaño se encuentran los virus o las bacterias mas pequeñas conocidas hasta el momento. Dentro de los compuestos orgánicos naturales, también denominados biocompuestos, empleados para desarrollar estos nanoartefactos se encuentran: lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, entre otros.
Todos estos biocompuestos pueden ser obtenidos de fuentes naturales por lo que una de sus más importantes ventajas es que son desarrollados a través de tecnologías limpias, siendo considerados como compuestos biodegradables.
Para la síntesis, caracterización y manipulación de estos bionanoartefactos, diversas disciplinas deben ser trabajadas en conjunto como la bioquímica, fisicoquímica, biofísica, la ingeniería y las ciencias computacionales, lo que implica que para el desarrollo de estas tecnologías los grupos de investigación deben ser multidisciplinarios.
Aplicaciones de la Nanobiotecnología
Dentro del amplio abanico de aplicaciones de la nanobiotecnología destacan sus usos en la industria agrícola, alimentaria y médico-farmacéutica. En el área agrícola la nanobiotecnología ha sido utilizada en el síntesis de antimicrobianos y en la nanoencapsulación de estos compuestos; así como, de fertilizantes y agroquímicos.
Otro ejemplo, es el desarrollo de nanosensores empleando proteínas capaces de detectar plaguicidas, contaminantes, incluso patógenos de plantas, como virus, hongos y bacterias. Los nanobiocatalizadores (enzimas inmovilizadas en bionanopartículas) son un tipo de nanomáquinas que son empleados para aprovechar los desechos agroindustriales, degradando o modificando estos residuos para obtener compuestos de mayor valor agregado.
En la industria alimentaria, la nanobiotecnología ha impactado en el desarrollo de nuevos nanomateriales con mayor flexibilidad y estabilidad para el empacado de alimentos y que permiten mantener los alimentos más frescos. Por otro lado, diversos componentes alimenticios como saborizantes, colorantes y conservadores, además de nutracéuticos como antioxidantes, probióticos y vitaminas son encapsulados en nanopartículas y suplementados en alimentos para generar alimentos funcionales con impacto benéfico en la salud del consumidor.
A pesar de todos estos desarrollos en el área agroalimentaria, es sin duda en el área medico-farmacéutica donde la nanobiotecnología ha tenido mayor impacto desde la generación de productos farmacéuticos, como antibióticos y anticuerpos terapéuticos hasta la implementación de nuevas metodologías de diagnóstico de enfermedades y detección de patógenos, donde los nuevos nanomateriales son conjugados con anticuerpos marcados con fluoróforos, colorantes o aptámeros (ácidos nucleicos) para generar biosensores nanométricos capaces de identificar biomarcadores (proteínas diana) producidos por patógenos o presentes en diferentes enfermedades.
Dentro de las ventajas de los bionanomateriales es que son biocompatibles y no tóxicos, por lo que estos nanocompuestos han sido empleado de manera segura para fabricar implantes y como base para el regeneración de tejidos. También, se ha descrito que alguno de estos biopolímeros tiene capacidad estimulante de la regeneración celular.
El empleo de nanoacarreadores como vehículos para la liberación controlada de fármacos es una de las más exitosas aplicaciones de la nanobiotecnología en medicina. En este sentido, diversos esfuerzos se están enfocando en la generación de nanopartículas de polisacáridos para ser empleados en la nanoencapsulación de fármacos para mejorar su solubilidad, eficacia y seguridad, y coadyuvar en la liberación de estos medicamentos directamente en su sitio de acción para combatir enfermedades degenerativas o inclusive, el cáncer.
Al vertiginoso ritmo al que la nanobiotecnología está creciendo, muchas de las nuevas tecnologías que veremos en nuestra vida cotidiana estarán desarrolladas por esta ciencia para lo cual un amplio número de investigadores están enfocando sus esfuerzos para lograr que esta nueva ciencia se consolide a corto plazo.
Nanopartículas de polisacáridos inulina, una polímero de fructosa producida enzimáticamente. Micrografía obtenida mediante microscopía de transmisión electrónica (amplificación 10K). Jiménez-Sánchez, Maira Citlalli, tesis de Maestría en Ciencias Bioquímicas. 2017. Instituto de Biotecnología, UNAM.
Referencias asociadas
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