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Jahir Orozco Holguín director del Grupo Tándem Max Planck en Nanobioingeniería lidera las investigaciones en este campo en la UdeA desde hace ocho años. Foto: Dirección de Comunicaciones UdeA / Alejandra Uribe Fernández

Encontrar la manera de desarrollar equipos muy pequeños que diagnostiquen enfermedades con alto grado de certeza y diseñar tratamientos para que los medicamentos lleguen directamente a las células afectadas, en una escala mucho más reducida y con una tecnología muy diferente a la habitual, es el objetivo principal del Grupo Tándem Max Planck en Nanobioingeniería —GTMP-N— de la UdeA. 

En ese propósito, los 15 investigadores de este equipo científico llevan más de ocho años con su estudio Nanobioingeniería del teracnóstico, que este 9 de octubre recibió el Premio a la Investigación Universidad de Antioquia dentro del área de Ciencias Exactas y Naturales, Económicas, Ingeniería y Tecnología, concedido por el Consejo Académico.

«Es una investigación novedosa en biomedicina, que utiliza una aproximación transversal de diferentes disciplinas para el diagnóstico en tiempo real y tratamiento individualizado, utilizando las propiedades de los nanomateriales, que son muy diferentes a las propiedades de los materiales en gran escala», destacó la Resolución Académica 3801.

Mediante este documento, el Consejo Académico de la UdeA resaltó que el grupo ha logrado desarrollos destacados en el campo científico, como nanosensores para detectar el Sars CoV-2 y diagnosticar el covid-19, genosensor —sensores hechos con ADN— para detectar un genotipo del virus de la hepatitis E, plataformas para diagnosticar toxoplasmosis, para detectar bacterias que afectan peces como la tilapia y para desinfectantes de lentes de contacto, entre otros.

«Vinimos para este proyecto de cooperación con la sociedad Max Planck, pero en el camino hemos conseguido financiación para otras 11 investigaciones. De ellas, ocho ya están cerradas y tres aún en marcha, que se han sacado con recursos de la Universidad y de distintas convocatorias», explicó Jahir Orozco Holguín, fundador y director del GTMP-N.

Orozco Holguín se graduó en el pregrado de Química de la UdeA, luego pasó 15 años de estudios por fuera del país, durante los cuales obtuvo su doctorado en Química por la Universidad de Barcelona y del Instituto de Microelectrónica de Barcelona, e hizo estancias de posdoctorado en el Observatorio Oceanográfico de Banyuls-sur-Mer, Francia; el Departamento de Nanoingeniería de la Universidad de California, en San Diego, EE.UU., y en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología, España, donde potencializó sus capacidades investigativas, que lo trajeron al cargo que hoy ocupa en la Alma Máter.

El éxito de estas investigaciones se debe en gran medida al trabajo en equipo y a la colaboración internacional. «En estos ocho años, con este proyecto, se han formado tres doctores, hicimos colaboración con una estudiante de posdoctorado, todos de la UdeA, somos un equipo interdisciplinario, porque esta investigación requiere del conocimiento de varias áreas», precisó el líder del grupo.

«Yo soy hijo de esta Universidad, me formé aquí con profesores e investigadores que eran grandes referentes. Y ahora, que somos parte del ecosistema científico, que estamos haciendo investigación de alto impacto, que somos un referente para las generaciones que se están formando, el Premio significa un honor para nosotros, este es el logro de un equipo». Jahir Orozco Holguín, director del GTMP-N.
 

Así funciona

Los dispositivos están diseñados para obtener un resultado rápido y confiable sin necesidad de grandes equipos. Foto: Dirección de Comunicaciones UdeA / Alejandra Uribe Fernández

Entender que significa nanobioingeniería del teracnóstico puede resultar difícil, pero en términos sencillos es algo así como la combinación de dispositivos muy pequeños que sirven para diagnosticar y tratar enfermedades.

«Aprovechamos la combinación de las propiedades de la materia a nanoescala, es decir, a una escala muy pequeña, conjugadas con moléculas biológicas, para que, desde un enfoque de ingeniería, podamos llegar a un producto útil en el área de la salud», anotó Orozco Holguín, quien agregó que «trabajamos en desarrollar dispositivos que puedan diagnosticar y tratar una enfermedad».

«La nanobioingeniería no solo es beneficiosa para enfrentar enfermedades infecciosas y tropicales, sino también para otras patologías, como el cáncer», afirmó Orozco. Por ello, este equipo de científicos se ha enfocado en desarrollar dispositivos de detección de patógenos —bacterias, parásitos o virus como los del zika y Sars-CoV-2— y además en dispositivos de detección de marcadores de cáncer colorrectal».

Por eso, en el grupo la investigación va por dos vías complementarias: una es la relacionada con los dispositivos y la otra con la manera en que se hace la terapia. En el primero de los casos, se busca que estos diminutos aparatos entreguen un diagnóstico rápido y confiable no solo en laboratorios, sino también por fuera de ambientes no controlados científicamente. 

Y en el segundo aspecto, se trabaja para que las moléculas de las medicinas lleguen directamente a las células afectadas o a los organismos patógenos y no causen daños a otras células y órganos, como sucede con muchos medicamentos.

«En los dispositivos, lo primero que hacemos es una caracterización analítica, es decir, estudiamos el dispositivo en el laboratorio, en condiciones controladas, para demostrar que funciona para el propósito con el que lo estamos diseñando», explicó el científico.

El investigador puso como ejemplo el caso de una persona a la que se le toma una muestra de sangre, saliva u orina con una micropipeta y con esta se deposita una sola gota en un chip portátil, que se puede conectar a un computador, una tableta o un celular, los cuales establecen si hay o no una determinada enfermedad, gracias a una aplicación descargable.

«Luego viene la fase de validación clínica, es decir, si funciona en el laboratorio, probamos con muestras de pacientes comparados con individuos sanos, que sea un número estadísticamente representativo, para establecer que también funciona en un ambiente no controlado», como fue el caso de los nanosensores para detectar el Sars CoV-2. En el desarrollo de un dispositivo similar para la detección de cáncer, una de las principales metas del GTMP-N, ya se ha llegado a la categoría siete de TRL —sigla en inglés para Technology Readiness Level, nivel de madurez de la tecnología—, pero deben llegar a nueve para poder pasarlo a una fase de precomercialización.

Respecto a la terapia, el proceso es más demorado. En el caso del cáncer, los investigadores han tenido en cuenta que los medicamentos actuales tienen problemas de solubilidad, que los compuestos se degradan e interaccionan con otras moléculas en el cuerpo y pueden causar problemas en órganos diferentes a los afectados por esa enfermedad.

«Por eso trabajamos en diseñar dispositivos donde se pueda encapsular el principio activo de la medicina y dirigirlo de manera específica al blanco terapéutico. Si tenemos una infección intracelular, el microorganismo que causa la infección se aloja en una célula y con esta tecnología que estamos trabajando somos capaces de llevar el medicamento a la célula específica y proteger las demás. En el caso del cáncer, podemos dirigir el principio activo a la célula cancerosa y no atacar las sanas», indicó el líder del Grupo Tándem Max Planck de Nanobioingeniería. 

Añadió que esto servirá para optimizar el tratamiento, disminuir las dosis de medicamentos, disminuir el potencial que estos tienen para generar resistencia y elaborar terapias personalizadas, porque la dosis que se suministre dependerá de la genética del paciente, de su fisiología, hábitos alimenticios, de si fuma o no, si consume o no otras sustancias «y con esto estamos avanzando hacia un nuevo paradigma de medicina de precisión», aseguró Orozco.