Introducción

Las actividades de investigación en el campo de las bionanotecnologías han despertado interés por el real desarrollo de las biotecnologías en Cuba. Estimuladas por el fuerte impulso de éstas en la economía nacional.^1,2 Han sido precisamente los sectores de las biotecnologías y la salud, donde se han logrado productos y patentes novedosos. Ambos sectores, indisolublemente ligados con una fuerte componente de compromiso social, conforman un sistema integrado donde las prioridades son las necesidades del sistema nacional de salud, enfrentadas con científicos y profesionales cubanos de alto nivel, y con una enorme inversión inicial del gobierno cubano en biotecnologías (años 80-90).

Todo ello ha movido al sector académico a introducirse en áreas como los bionanomateriales, la liberación dirigida de fármacos y los bionanosensores, con resultados que son alentadores, no obstante que la infraestructura de investigación en las universidades es relativamente débil, debido a las limitadas condiciones económicas del país. En esta incursión en las diferentes áreas de las BioNano, encontramos resultados tangibles en numerosas publicaciones en reconocidas revistas indexadas, eventos nacionales e internacionales, basados fundamentalmente en la colaboración internacional.

Los efectos de interés biológico son cada vez mayores con las nanoestructuras, de ahí que sea previsible la investigación de tecnologías e innovación para introducir nuevos productos al mercado. Un potencial de marcado interés se observa en estos segmentos, que intentaremos presentar apretadamente en este trabajo, con una visión del progreso reciente dentro de Cuba.

Hemos basado nuestra recopilación en lo fundamental, en los seminarios internacionales de nanociencias y nanotecnologías, los congresos internacionales de la Sociedad Cubana de Química, las Conferencias Internacionales “Nuevos Materiales en la Era de la Convergencia” y los recientes talleres de la Red MADIMED (Red de materiales, dispositivos y medicamentos).

Con el fin de organizar las investigaciones recopiladas, hemos agrupado las mismas por el perfil de su contenido en: bionanomateriales-ingeniería de tejidos; liberación controlada de drogas; bionanosensores; remediadores; tecnologías de medición; tecnologías para la liberación controlada de drogas; nanotoxicología, y nanoseguridad.

El trabajo perfila un primer metanálisis del estado del arte en tales líneas de investigación en Cuba, al tiempo que ofrece una geografía institucional y puntos de contacto de los diferentes proyectos desarrollados.

Bionanomateriales y la ingeniería de tejidos

Con el aumento de la esperanza de vida humana, la necesidad de métodos mejorados para la reparación o el reemplazo de tejidos enfermos y degradados se vuelve cada vez más acuciante. La medicina regenerativa es un área emergente que busca la reparación o la sustitución de tejidos y órganos mediante la aplicación de métodos relacionados principalmente con la dosificación de sustancias biorregenerativas y la ingeniería de tejidos.

Los implantes artificiales tienen tiempos de vida limitados y los resultados clínicos de los procedimientos de trasplante son a menudo menos que óptimos. La ingeniería de tejidos ofrece una excitante nueva alternativa basada en la diferenciación controlada de características celulares a nanoescala. La ingeniería tisular es un campo multidisciplinario emergente que aplica los principios de biología, química, física e ingeniería al desarrollo de sustitutos vivos que restauran o mejoran las funciones de las partes enfermas y dañadas del cuerpo humano. Gracias al desarrollo de tecnologías a nivel nano (las nanopartículas presentan diversas ventajas para el transporte de sustancias a nivel intracelular debido a sus pequeñas dimensiones, por lo que podrían resultar útiles como portadoras de fármacos y otras sustancias bioactivas por vía intravenosa, oral o a través de las mucosas), se potencian las interacciones con los componentes celulares, dirigiendo la proliferación y diferenciación celular y la producción y la organización de la matriz extracelular.

El diseño racional de sistemas de liberación de sustancias bioactivas que permita el desarrollo de formulaciones farmacéuticas más efectivas es una demanda constante en el tratamiento actual de diversas enfermedades. La combinación de polímeros acrílicos y polisacáridos en forma de micropartículas constituye una estrategia de avanzada en esta área, en la que han incursionado investigadores de BIOMAT.

La quitosana (un polisacárido biocompatible, biodegradable, no tóxico) presenta un conjunto de propiedades biológicas que hacen del polímero, un excelente candidato para diversas aplicaciones biomédicas, mismas que han sido estudiadas extensamente por investigadores de BIOMAT con fines farmacéuticos para utilizarla como matriz en tabletas de compresión, microesferas, microcápsulas y nanopartículas. Mediante la formación de mezclas y redes seminterpenetradas e interpenetradas con polímeros altamente hidrofílicos se pueden obtener membranas y geles con diversos grados de hidrofilicidad para utilizarlas como matrices para la liberación controlada de fármacos. Se muestran, en la Tabla 1, varias aplicaciones de la quitosana para la dosificación de proteínas y otros principios activos: membranas con hinchamiento pH dependiente y nanopartículas autoensambladas.

Otro elemento de interés desarrollado por investigadores de BIOMAT es la incorporación de compuestos inorgánicos como la hidroxiapatita (HA) a composites para su uso en el emplazo y/o restauración del tejido óseo (Figura 1). Ello ha sido muy útil debido a su semejanza en cuanto a composición química con la fase mineral ósea y a la versatilidad que presentan estos tipos de biomateriales.

Mecanismo teórico de bioactividad in vitro después de remojar muestras bioactivas en Simulate Body Fluid (SBF).

Fuente: Elaboración propia.

Figura 1 Crecimiento de nanohidroxiapatitas sobre compuestos de vidrio de fosfatos de calcio/ composites de polimetilmetacrilato. Desarrollo de nuevos materiales para remplazamiento de huesos. 

Asimismo, se muestran resultados del CEADEN, con nanogeles de PVP (de polivinilpirrolidona) obtenidos empleando radiación gamma, con marcada afinidad por los medios acuosos. Los nanogeles muestran estabilidad coloidal y son inertes al flujo sanguíneo, lo que los hace candidatos ideales para inhibir proteínas y otros sistemas biológicos con impacto real en la nanomedicina. Los nanogeles obtenidos no han presentado toxicidad para las células, y más bien tienen un efecto protector o estimulador de la viabilidad celular.

También se muestran resultados en la obtención y caracterizan criogeles de poIi(N-isopropilacrilamida cargado con nanopartículas del complejo polielectrolito entre la quitosana y la bemiparina (Figura 2) para su empleo como andamiaje en ingeniería de tejidos.

Nanopartículas basadas en quitosana y bemiparina podrían incorporarse en andamios para su empleo como andamiaje en ingeniería de tejidos para controlar sus propiedades angiogénicas.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 2 Preparación y caracterización de nanopartículas de quitosana y bemiparina (Figura 1). 

La sensibilidad a la temperatura de los mencionados geles ha atraído mucha atención en los últimos años, pues estos materiales son útiles para la fabricación de sistemas sensibles a la temperatura para la administración de fármacos, entre otras aplicaciones.

Las membranas poliméricas han sido ampliamente estudiadas debido a su elevada utilidad en medicina como dispositivos transdermales para la liberación controlada de fármacos y como soportes en ingeniería de tejidos. La obtención de membranas de complejos polielectrolitos (CPEs) basados en quitosana resulta muy atractiva por su biocompatibilidad, biodegradabilidad, así como sus excelentes propiedades cicatrizantes.

El desarrollo de fibras bioinspiradas de quitosana-proteína como refuerzo de matrices de hidrogel, aportando las propiedades biomecánicas de las fibras de colágeno nativas es otro resultado alcanzado. Los materiales bioinspirados para uso en la regeneración del anillo fibroso de los discos intervertebrales constituyen una estrategia curativa en la resección de la hernia discal con la implantación de un biocomposite que a corto plazo remplace la funcionalidad biológica y mecánica del tejido removido y además promueva su regeneración (ver trabajos de BIOMAT, Tabla 1).

Liberación controlada de drogas

La liberación se encuentra definida como un proceso mediante el cual un principio activo presente en una forma de dosificación llega a estar disponible para su absorción (^{Diccionario del catálogo sectorial de productos farmacéuticos, 2014}). Existen diferentes tipos de liberación controlada de drogas: liberación inmediata, conocida también como convencional o rápida, y, la liberación modificada. Esta última puede lograrse a través de la liberación retardada (lenta) y la controlada (extendida). La liberación controlada puede ser sostenida o prolongada.

La aplicación de la nanotecnología al diagnóstico, prevención y tratamiento de enfermedades se ha denominado nanomedicina (^{Webster, Thomas, 2006}; ^{European Science Foundation, 2005}). Entre las áreas que aborda la nanomedicina se encuentra la liberación de fármacos, enfocada en el desarrollo de nanoestructuras que permitan el transporte y entrega de fármacos de forma controlada. Estas nanoestructuras, aunque muy diversas se han clasificado de forma general en dos grandes grupos: las orgánicas (materiales poliméricos) y las inorgánicas (nanopartículas metálicas y de óxidos metálicos, nanopartículas de silica mesoporosa y nanotubos de carbono) (^{Torchilin, 2014}).

Diferentes centros de investigación en Cuba: CIGB, CIM, CIIQ, BIOMAT-UH, IMRE-UH, FQ-UH, CEP-F.BIO-UH, IFAL-UH, CIDEM, CEAC, INSTEC, entre otros, desarrollan plataformas para la liberación controlada. Con este objetivo se han empleado tanto matrices poliméricas como inorgánicas. En la Tabla 2 pueden encontrarse trabajos en los que se emplean nanogeles, liposomas, quitosana, copolímeros amino cuaternarios, y diferentes materiales poliméricos. También se han empleado plataformas inorgánicas como nanopartículas y nanoestrellas de oro (Figura 3), nanopartículas de óxido de hierro encapsuladas en nanoesferas de PLLA (IO-NPP@PLLA), (^{González et al., 2016}), nanoestructuras de TiO₂, nanoestructuras de carbono, zeolitas y arcillas (ver trabajos, Tabla 2 y Figuras 4 a 7).

Fuente: Elaboración propia.

Figura 3 Representación esquemática de la fotoliberación de doxorrubicina basada en nanoestrellas de oro. 

El material de luz de electrones alrededor de las nanopartículas se puede asociar a la presencia de anticuerpos, porque el polímero no mostró ningún contraste contra el fondo de la película de carbono antes de la conjugación.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 4 Inmovilización del Nimotuzumab sobre nanopartículas magnéticas: Desarrolllo de un sistema DDS para cáncer basado en NPM y Nimutuzumab. 

Fuente: Elaboración propia.

Figura 5 Inmovilización de proteína A sobre nanopartículas de óxido de hierro para la extracción de anticuerpos hR3. 

Fuente: Elaboración propia.

Figura 6 Separación de ADN mediante el empleo de nanopartículas magnéticas de óxidos de hierro. 

A la izquierda un diagrama de la interacción de un ferro fluido con sepiolita, A la derecha una imagen de TEM del composite obtenido.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 7 Bionanocompósitos Sepiolita/ADN para aplicaciones en bionanotecnología. 

En el CIGB estudiaron la liberación controlada en microesferas del factor del crecimiento epidérmico (EGF), biológicamente activo que estimula la curación de heridas. El sistema desarrollado brindaba ventajas sobre una formulación de entrega inmediata del EGF (^{Saez et al., 2007}).

Se ha desarrollado un estudio con la colaboración de diferentes instituciones cubanas (CIIQ-MINBAS, la FQ-UH, y el IMRE) donde a escala de laboratorio se han preparado sistemas nano y microencapsulados para la liberación controlada de productos bioactivos, en la industria farmacéutica y la agricultura para la liberación de aspirina, fluoxetina, fenitoína y ácido valproico para su aplicación por vía oral y en implantes. También se reporta un polímero a base de urea y formaldehido empleado como matriz para la encapsulación de una gama de fertilizantes agrupados bajo la marca FERLENT, concedida por la Oficina de Patentes Cubanas, y que resultó exitosa en pruebas de campo (^{González, 2005}).

Bionanosensores

La IUPAC define como un biosensor aquel dispositivo que utiliza reacciones bioquímicas específicas mediadas por enzimas aisladas, inmunosistemas, tejidos, orgánulos, o cualquier tipo de célula que sea capaz de detectar compuestos químicos a través de una señal eléctrica, térmica u óptica. (^{IUPAC Recommendations, goldbook, 1992}).

El desarrollo de las nanotecnologías y su aplicación creciente a la medicina lleva consigo aparejado el desarrollo de los nanobiosensores que sean cada vez más específicos, selectivos, y faculten optimizar la detección, permitiendo la detección temprana de enfermedades, el tratamiento y seguimiento personalizado. El diagnóstico es una de las aplicaciones de la nanotecnología en la salud. A través de nanomateriales podrían diseñarse disímiles transductores (^{Liz-Marzán, 2013}), por lo que un nanobiosensor sería aquel biosensor que trabaja en la escala nano (^{Malik et al., 2013}).

Cuba, dado su desarrollo creciente en el campo de la biotecnología, incorpora a sus investigaciones la búsqueda de nuevos bio y nanobiosensores (ver trabajos, Tabla 3). Diferentes grupos de investigación de la FQ y el IMRE han trabajado en la síntesis de nanocomposites de diferente naturaleza que, modificados convenientemente, permiten la posterior conjugación con biomoléculas con capacidad de reconocimiento específico (^{Reguera et al., 2009}, ²⁰¹¹; ^{Estévez et al., 2010}, ²⁰¹²). También se ha trabajado en la modificación de superficies de oro y plata mediante procedimientos de autoensamblaje molecular capa a capa con vistas a construir sensores y sistemas de inmovilización de biomoléculas, con potenciales aplicaciones en la biomedicina (^{Cao R., Jr. et al., 2007}, ²⁰⁰⁹; ^{Cao, R. et al., 2011}; ^{Villalonga et al., 2007}; ^{Díaz-García et al., 2007}).

En el Laboratorio de Investigaciones del sida (LISIDA) se ha desarrollado un diagnosticador que se basa en la obtención de conjugados de oro para el diagnóstico de enfermedades infecciosas en animales y el hombre. En estrecha colaboración con el LISIDA y la FQ se ha trabajado en un bionanosensor que permita la inmovilización covalente de ADN y la detección de ADN proviral (^{Balbin-Tamayo et al., 2017}).

Por otra parte, entre la FQ-UH y el CICATA del IPN, en México, se ha establecido una colaboración donde se ha desarrollado un estudio comparativo entre diferentes estrategias para el diagnóstico de IgM-dengue a través del acoplamiento a superficies de nanopartículas de Fe₃O₄. Los parámetros analíticos determinados sugieren que Fe₃O₄ podría emplearse como una plataforma potencial para el nuevo inmunoensayo óptico de IgM de dengue (^{Ortega et al., 2016}, ²⁰¹⁷).

También diferentes centros tales como BIOMAT, BIOCEN, CEAC, CENIC, CIM, CNEURO (ver trabajos, Tabla 3) han trabajado en la obtención de diferentes bionanosensores para la detección temprana de bacterias, detección y cuantificación de colesterol (Figura 8) entre otras biomoléculas, detección de factores reumatoideos, entre otras moléculas de interés para la salud en Cuba.

A) Procedimiento de modificación. B) SEM de las NPs de ZnO. C) Curva anódica de un CV a diferentes adiciones de colesterol.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 8 Nanopartíulas de ZnO como sensor de colesterol. 

Nanorremediación

Otros de los campos en los cuales la nanotecnología puede ofrecer alternativas es en las capacidades de remediación, en tanto que ofrece la posibilidad de transformación de contaminantes resistentes a tratamientos, evitando la formación de intermediarios y aumentando la velocidad a la cual ocurre la degradación. El Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea-FP7 aprobó un proyecto denominado NanoRem, que busca aplicar la nanotecnología de una manera segura y económica en la nanorremediación in situ. Plantea llevar a cabo en paralelo al desarrollo de nanorremediadores una compresión global de los riesgos y beneficios ambientales, teniendo en cuenta también la demanda del mercado, la sostenibilidad y las percepciones de las partes interesadas sobre el uso de las nanopartículas (www.nanorem.eu).

Diferentes grupos de investigaciones en Cuba enfocan sus esfuerzos en el desarrollo de nanorremediadores (ver trabajos, Tabla 4). El Centro de Biomateriales de la Universidad de La Habana ha desarrollado microesferas superparamagnéticas de quitosano: aplicación como soporte para la inmovilización de tirosinasa. La enzima inmovilizada tiene la capacidad de degradar compuestos fenólicos (^{Peniche et al., 2002}, ²⁰⁰⁵). Otros trabajos se han realizado en la FQ y el INSTEC, donde se ha inmovilizado lacasa sobre nanopartículas magnéticas para su uso en procesos de biorremediación (Figura 9) de aguas residuales y paracetamol sobre nanoestructuras de carbono, respectivamente.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 9 Representación esquemática de la inmovilización de lacasa sobre nanopartículas magnéticas de óxido de hierro. 

Otros grupos de la UH han desarrollado investigaciones que tienen como base el empleo de materiales nanoporosos como zeolitas, arcillas y sólidos mesoporosos como soportes para la liberación sostenida de fármacos y otras biomoléculas de interés, con fines terapéuticos y descontaminantes, durante más de veinte años. Disponiendo de una sólida experticia en las aplicaciones del área de las zeolitas naturales. En el IMRE, se han desarrollado procedimientos sobre los procesos de implantación, caracterización y estabilización de nanoestructuras (iónicas, cúmulos y nanopartículas) multimetálicas complejas de Cu, Ag, Zn, Fe, etc., en zeolitas cubanas de interés para el desarrollo de nuevos materiales con propiedades catalíticas y microbicidas reforzadas de espectro amplio (^{Rodríguez-Fuentes et al., 2005}; ^{Rivera et al., 2009}).

Es de señalar que el Laboratorio de Ingeniería Zeolítica del IMRE ha desarrollado dos conjuntos de materiales zeolíticos, bases de la nueva industria de la zeolita natural. Los productos de gran tonelaje como sustratos zeopónicos para cultivos sin suelo, fertilizantes zeolíticos, aditivos para la nutrición animal, entre otros, y los productos de alto valor intrínseco y pequeño tonelaje como materia prima para la industria farmacéutica, depuración de agua potable y tratamiento de aguas residuales industriales. Algunos de estos productos y tecnologías han sido introducidos en la industria cubana con el empleo de zeolita natural o vendidos y transferidos a otros países (^{Rodríguez-Fuentes, 2015}).

Tecnologías de medición

En el progreso de la bionanotecnología, el desarrollo de herramientas analíticas como el microscopio de fuerza atómica (AFM, por sus siglas en inglés) (aún en perfeccionamiento), abrieron nuevas y espectaculares posibilidades en la investigación de superficies, debido fundamentalmente a que su resolución está por debajo de la que impone la difracción a las microscopías ópticas. El material biológico sólo conserva su función y estructura en su medio fisiológico, que normalmente es una disolución acuosa de una cierta cantidad de iones. La principal ventaja del AFM es que permite trabajar en estas condiciones, proporcionando imágenes en tres dimensiones con una resolución de nanómetros. La mayoría de las macromoléculas biológicas fundamentales como las proteínas o los ácidos nucleicos tienen tamaños de este orden, por lo que el AFM permite observarlas de forma individual.

En este empeño, se han realizado trabajos (ver trabajos, Tabla 5) por el CEAC en la caracterización morfológica de VLP (virus like particles) y VSSP (very small size protoliposomes), elementos claves en la formulación y funcionamiento de vacunas desarrolladas por el CIM, CQB y CIGB (Figuras 10 y 11). En otra dirección de aplicación, debido al valor tan pequeño de los módulos de Young, de las membranas celulares, que son del orden de 1pNw, es posible estudiar la elasticidad de dichas membranas, correlacionándolas con el estado de las mismas (Figura 12).

Fuente: Elaboración propia.

Figura 10 Candidato vacunal contra el Virus del Papilloma Humano como alternativa para el tratamiento de tumores cérvico-uterinos. 

El microscopio de fuerza atómica es una herramienta que permite la caracterización física y química de VLP (virus like particles), ya que pueden determinar, aproximadamente, la morfología de la superficie y el diámetro promedio de HBsAg VLPs. Además, los resultados confirman que las VLP tienen una envoltura lipídica en el exterior.

Fuente: Elaboración propia.

Figura 11 Candidatos vacunales desarrollados utilizando partículas virales (VLP) recombinantes. 

Fuente: Adaptado de (^{Ramos et al., 2014}).

Tabla 12 Caracterización mediante AFM de las propiedades elásticas de células. Líneas: HCV29, no maligna; HTB-9, grado 2; HT-1376, grado 3; T24: grados 3 y 4. Las células tienen origen epitelial (vejiga humana). 

Otra área de impacto, son las imágenes obtenidas por RMI que ofrecen las imágenes moleculares cuya evolución en los últimos años es sorprendente, convirtiéndose en una herramienta real para disminuir el costo y acelerar las etapas del proceso de descubrimiento y desarrollo de fármacos. La estrategia de unir agentes terapéuticos y de imagen en una sola plataforma nano, investigados conjuntamente por el CEAC, CIGB e ICMM, tiene el potencial de diagnosticar la enfermedad y de tratar y monitorear la respuesta terapéutica in vivo a nivel molecular, ello mediante el uso de partículas de óxido de hierro como agentes de contraste para la resonancia magnética (MRI). Estas versiones de la nanoteranóstica están permitiendo el aumento de la sensibilidad de la resonancia magnética molecular a algunos pico moles.

Tecnologías de liberación controlada de drogas

El desarrollo y dominio de tecnologías para la obtención de productos manufacturados de base nano reflejan el avance real de las nanotecnologías para llegar al mercado. En este sentido se denotan cinco tecnologías dominadas y empleadas en Cuba (ver trabajos, Tabla 6), para la obtención de productos en el área NanoBio, que se distinguen por sus diferentes bases y resultados.

La efectividad clínica del INF-2β ha estado limitada por su corto tiempo de vida medio (menor a 12h). La tecnología de peguilación (conjugación al PEG) ha sido empleada recientemente para desarrollar formas de acción prolongadas de proteínas terapéuticas que ayuda a evitar este problema. La conjugación de proteínas con el PEG ha mostrado aumentos en el tiempo de vida media en circulación y reducción de la inmunogenicidad. La tecnología descrita fue escalada por el CIGB exitosamente para obtener el producto necesario para los estudios clínicos y producción ampliada para el mercado nacional y su exportación.

Por otro lado, las metodologías basadas en fluidos comprimidos supercríticos (CFS) son una alternativa al uso de solvente líquido convencional para la producción de materiales con características estructurales a nivel micro, nano y supramolecular que no se pueden lograr con el procesamiento convencional. Este contexto se logra utilizando disolventes expandidos con CO₂ para la preparación de nanovesículas homogéneas que encapsulan materiales moleculares con estructura nano y micro controlada. Una ampliación de la metodología en un solo paso para integrar biomoléculas tales como péptidos y proteínas en pequeñas vesículas unilamelares utilizando CO₂ comprimido fue logrado exitosamente por el CIGB-CEAC-ICMB (a partir de tecnología desarrollada en este último). Los nanoconjugados resultantes fueron muy estables, homogéneos y estructuralmente bien definidos. El proceso proporciona condiciones de operación estériles que se pueden transferir fácilmente a operación a gran escala con una alta consistencia de lote a lote.

También se desarrolló por el CIDEM, el procedimiento para obtener liposomas multilaminares que contienen como ingrediente activo el Propionato de Clobetasol. El porcentaje de encapsulación del fármaco en las vesículas resultó superior al 98 % y se observó una elevada retención del mismo durante los tres meses de estudiada la estabilidad de la dispersión liposomal. El estudio de estabilidad de esta nueva formulación demostró el mantenimiento de su integridad transcurridos 24 meses desde su elaboración, destacándose la permanencia de los liposomas. La crema liposomal de Propionato de Clobetasol se escaló a nivel piloto, demostrando la reproducibilidad del procedimiento tecnológico desarrollado para este medicamento y su calidad integral.

Las vacunas candidatas desarrolladas utilizando partículas virales (VLP) recombinantes, como una plataforma de vacunal, fueron desarrolladas con éxito por el CIGB. Las partículas basadas en proteínas microbianas de envoltura o nucleocápsidas inducen una fuerte respuesta inmune después de la administración nasal o sistémica en ratones, primates no humanos y seres humanos. Las partículas también fueron capaces de potenciar las respuestas inmunes humorales y celulares contra varios antígenos virales. Estudios en animales y seres humanos con formulaciones nasales y sistémicas evidenciaron la capacidad de este tipo de vacunas empleadas en estudios clínicos.

Nanotoxicología y nanoseguridad

Centros como el CENATOX, CETEX, IFAL, CEADEN y CEAC han desarrollado investigaciones toxicológicas (ver trabajos, Tabla 7) en línea con las aplicaciones del tipo de nanopartículas que desarrollan sus aplicaciones en Cuba, permitiendo disponer de conocimientos básicos sobre el comportamiento toxicológico de las mismas. Derivado de tales esfuerzos, se observa que la dirección principal ha sido el estudio sobre nanopartículas metálicas (Ag y Au) y magnéticas (Fe₃O₄).

Con un número creciente de investigaciones en el campo de la bionanotecnología, los nanomateriales ingenierizados con sus nuevas propiedades químicofísicas plantean nuevos retos en la comprensión del espectro completo de las interacciones en la interfaz NanoBio, incluyendo sus aspectos toxicológicos. De aquí que el enfoque para el desarrollo de las nano en Cuba se base en el principio precaución, sustentado por una relación beneficio/riesgo favorable de su empleo.

La regulación de las nanotecnologías es un tema de prioridad para Cuba desde el 2008. Su basamento se establece en la existencia de un considerable volumen de información científica que indica potenciales riesgos para la salud y el ambiente, de algunos de los nanomateriales ingenierizados, siendo la regulación un mecanismo de monitoreo y seguridad. Por otra parte, la normalización y regulación son esenciales para la comercialización de productos con base nano, sin la cual se ralentiza, entorpece o desvirtúa este proceso.

Centros en Cuba como el CECMED, el INSAT y ORASEN, responsabilizados con normativas para proteger la salud y el ambiente, han incursionado en la cuestión de la nanoseguridad, ofreciendo algunos resultados que se listan en la Tabla 8, donde destacan Las normas y la gestión del riesgo en nanobiotecnología de BIOMAT y Del REACH a la base normativa cubana sobre Nanopartículas de ORASEN. Del mismo modo, recientemente fueron publicadas las Bases para el desarrollo e implementación de un marco regulador para nanomedicina en Cuba por el CECMED (^{Hevia et al., 2016}), en los cuales se formulan definiciones y conceptos que permiten avanzar sostenidamente en las NanoBio.

Por último, cabe señalar respecto a estas importantes áreas de las NanoBio, que “la innovación no es sólo investigar, es estructurar una cadena entre investigación, producción y consumo” (^{Foladori, 2009}); de ahí la importancia de la nanotoxicología y las regulaciones que aseguren un consumo seguro y sostenible.

Conclusiones

Las bionanotecnologías muestran avances palpables en Cuba, con un enfoque de investigación que se traduce de estudios fundamentales hasta llegar al paciente, mediante un sistema nacional de salud pública orgánicamente establecido,³ esto ofrece el impacto social (ver índices)⁴ y la necesaria modernización del sector de la salud. Este sector, con un presupuesto cercano al 10 % del PIB (fuentes de la ONEI, abril 2017), se basa en reconocer el derecho de toda la población a recibir de forma gratuita los servicios prestados por las instituciones dedicadas tanto a la asistencia médica como a la asistencia social, y constituye una de las mayores conquistas del modelo social cubano.

De los trabajos recopilados en las fuentes consultadas, encontramos que el área de los bionanomateriales muestra resultados con productos de regeneración tisular, cementos óseos y liberación dirigida de proteínas que se destacan más allá de nuestras fronteras. En el área de la liberación controlada de drogas, se muestran diferentes plataformas basadas en novedosas tecnologías como los FSC (fluidos súper críticos) y la pegilación, ya establecidas y que llegan al mercado farmacéutico nacional e internacional, así como con las nanopartículas ferromagnéticas y metálicas donde encontramos que las experiencias acumuladas son considerables y maduras, ofreciendo plataformas reales e inmediatas de innovación. Se observan también resultados de interés en la detección de biomarcadores y enfermedades reconocidas de importancia para la salud, que podrían impactar notablemente en el sistema de salud nacional, de lograrse su introducción. Los resultados con las zeolitas naturales demuestran la capacidad del sector académico en establecer vínculos con los sectores productivos.

Es reconocido que un esfuerzo importante debe realizarse en los próximos años para mejorar la competitividad en conjunto con las nanotecnologías en Cuba, tanto en la investigación fundamental como en las aplicaciones industriales.

Se requiere motivar la cultura académica hacia el fomento y la recompensa de la innovación real, en un espíritu empresarial. Es fundamental involucrar a la comunidad médica en las redes de investigación de la academia, así como en la investigación en proyectos de innovación para aumentar las posibilidades de alcanzar nuevos productos.

La exitosa traslación de los resultados de la investigación de la academia en productos ha sido identificada como uno de los principales desafíos de esta ciencia innovadora.

Instituciones cubanas y extranjeras relacionadas con las NanoBio en Cuba