Conversatorio de protección radiológica de América Latina y el Caribe.
Inteligencia artificial y Nanociencia en medicina
Invitados: Dr. Miguel Martin, Dr. Rafael Martin
Moderador: Omar Arias
Los Drs Miguel y Rafael Martin abordan el tema de la inteligencia artificial y Nanociencia en medicina , en los conversatorios anteriores han discutido los aspectos fundamentales de la IA, como el aprendizaje automático, el aprendizaje profundo y la ciencia de datos, y cómo estas herramientas pueden procesar información. Ahora profundizan en el tema, centrándose en la integración de propiedades radiométricas, texturas, bordes, información clínica y proteómica para generar una cantidad significativa de datos. Estos datos forman la base para la colaboración y asistencia de la IA no solo para los profesionales médicos sino también para la investigación científica y la atención al paciente. Luego, la conversación pasa a los últimos desarrollos en nanotecnología y su conexión con la IA.
El Dr. Miguel M. Analiza la sinergia entre la Inteligencia Artificial (IA) y la nanotecnología, específicamente en el campo de la medicina. La IA se utiliza para desarrollar sistemas inteligentes que permiten la administración de medicamentos y fármacos utilizando nanotecnología o nanomedicina. Esto se logra mediante el diseño de nanopartículas asistidas por IA que permiten la administración dirigida de medicamentos según la información del paciente. Menciona el uso de algoritmos de IA para monitorizar los efectos de la medicación en tiempo real. Además, el diagnóstico avanzado es posible gracias a la identificación de biomarcadores, tanto naturales como creados mediante nanotecnología. Se crean nanosensores y nanosistemas para detectar elementos específicos presentes en las enfermedades, y la IA interpreta las imágenes resultantes tras la aplicación de estos nanosensores.
Discute el papel de la inteligencia artificial (IA) en la evaluación de biomarcadores relacionados con la nanotecnología y la nano ciencia. Mencionan que la IA puede ayudar a analizar datos de estos campos, pero su efectividad depende de la calidad y accesibilidad de las bases de datos que utiliza, sugiere buscar artículos utilizando palabras clave específicas como «nanotecnología» en lugar de «nano ciencia» para obtener resultados más precisos. También enfatizan la importancia tanto del conocimiento teórico como de la instrumentación adecuada para analizar fenómenos a nanoescala. Luego, enfatiza sobre la nanotecnología, específicamente al desarrollo de nanopartículas con propiedades específicas respaldadas por la nano ciencia para uso práctico.
El Dr. Miguel M. discute las diferencias entre las publicaciones de investigación en neurotecnología y nanotecnología. La neurotecnología, que incluye aplicaciones como el aprendizaje automático y profundo, ha experimentado un crecimiento significativo debido a sus aplicaciones prácticas y la gran cantidad de necesidades que atiende. Por el contrario, la nanotecnología, que se ocupa de las leyes fundamentales y los aspectos básicos, es un campo más difícil de abordar y tiene menos publicaciones, muestra un crecimiento exponencial aproximado en las publicaciones relacionadas con las palabras clave utilizadas en ambos campos.
A pesar de un interés general en la nanotecnología, el número de investigadores que trabajan específicamente en esta área no es tan alto como el de aquellos que trabajan en aplicaciones terapéuticas de las nanopartículas o la nanotecnología. Se menciona a una doctora en dermatología como ejemplo de alguien que trabaja en un equipo multidisciplinario sobre nanotecnología en cosméticos. Ella explica que los nanomateriales se utilizan como ingredientes activos y aditivos en productos cosméticos para mejorar su eficacia. La Unión Europea adoptó una nueva regulación de cosméticos en 2009 que incluía nanomateriales por primera vez.
Los ponentes discuten los requisitos específicos para los nanomateriales, con especial atención al año 2009. Señalan que no hay suficiente información disponible sobre los posibles riesgos asociados con los nanomateriales. Como resultado, se han introducido regulaciones adicionales. Los ponentes también mencionan que algunos productos cosméticos contienen nanomateriales y que la Comisión Europea recomienda que al menos el 50% del número total de partículas deba estar dentro de un rango de tamaño de 1 a 100 nanómetros. También reconocen que se han realizado estudios que utilizan nanotecnología en animales y potencialmente en humanos, pero enfatizan la necesidad de considerar la eficacia de los tratamientos con nanopartículas.
Los ponentes también mencionan que la nanotecnología se ha utilizado en la producción de cosméticos durante algún tiempo y que existen procedimientos establecidos en dermatología. Además, abordan el uso de la nanotecnología en las catedrales góticas y la producción de colores. También mencionan el desarrollo de la nanotecnología en las áreas de herbicidas y fertilizantes, y la importancia de seguir un protocolo de seguridad riguroso para su administración.
Los ponentes discuten la relación entre la nanotecnología y la terapéutica, específicamente en el contexto de la teranóstica y la inteligencia artificial (IA). Explican cómo se utiliza la IA para analizar imágenes médicas y detectar nuevos biomarcadores, lo que puede conducir a diagnósticos mejorados.
También se analiza el uso de nanopartículas y nanosensores para marcar posibles biomarcadores, con la IA analizando las grandes cantidades de datos para sacar conclusiones. Adicionalmente, exploran el uso de nanopartículas inteligentes en terapia, las cuales están diseñadas para dirigirse específicamente a las células afectadas y adherirse a ellas, permitiendo una administración precisa y óptima de agentes terapéuticos. La IA juega un papel importante en el diseño y la funcionalidad de estas nanopartículas transportadoras, asegurando que lleguen a su objetivo con efectos secundarios mínimos y máxima efectividad.
Tratan el tema de los ácidos ribonucleicos (ARN) y su función en la administración del ADN. Se menciona que el ARN utilizado tenía la propiedad de abrirse en el punto de entrega, pero en el exterior poseía receptores específicos para los sitios donde se suponía que debía ocurrir esto. Los ponentes señalan que en ese entonces aún no se usaban herramientas de inteligencia artificial (IA) para este diseño.
Los ponentes discuten los diversos tipos de nanopartículas utilizadas en medicina, desde las completamente orgánicas hasta las completamente inorgánicas. Muestran una diapositiva que muestra el espectro completo de nanopartículas y sus aplicaciones en sistemas vivos.
Las nanopartículas orgánicas incluyen dendrímeros, liposomas y nanopartículas poliméricas, que están hechas de compuestos orgánicos como lípidos o surfactantes. Estas estructuras imitan las estructuras celulares y se pueden utilizar para la administración y degradación de fármacos.
Por otro lado, las nanopartículas inorgánicas incluyen óxidos metálicos, que tienen diversos usos terapéuticos como en la hipertermia, agentes de contraste para imágenes por resonancia magnética y guía magnética para terapia dirigida. Los ponentes enfatizan la importancia de la biocompatibilidad de las nanopartículas, como las nanopartículas de oro, que se utilizan comúnmente en investigación biomédica debido a su reactividad y capacidad para unirse a moléculas orgánicas.
Otras nanopartículas mencionadas incluyen los nanotubos de carbono, que tienen aplicaciones terapéuticas fundamentales, aunque también existen algunos usos diagnósticos para los óxidos metálicos, dependiendo de sus propiedades específicas.
Los ponentes discuten el uso de proteínas diseñadas con la ayuda de la inteligencia artificial (IA) en la nanomedicina. Explican cómo estas proteínas diseñadas pueden tener efectos terapéuticos específicos, pero también podrían tener efectos secundarios. Los ponentes comparan estas proteínas diseñadas con compuestos orgánicos y entidades biológicas o bioquímicas, sugiriendo que ofrecen los beneficios de ambos mundos con menos problemas de rechazo. La discusión también aborda el uso de virus como nanopartículas, específicamente retrovirus, que pueden diseñarse para administrar medicamentos dentro de las células. Los ponentes también mencionan la síntesis de nanopartículas para diagnóstico y terapia («teranósticos»), las cuales pueden contener diversos materiales como agentes de contraste, fármacos y agentes fluorescentes para múltiples funciones dentro del cuerpo.
Los ponentes explican que las nanopartículas se pueden modificar con diversos componentes, algunos de los cuales son fluorescentes y se pueden utilizar con fines de diagnóstico. El desafío radica en producir nanopartículas con las propiedades deseadas y probarlas para garantizar que tengan los efectos previstos. La inteligencia artificial juega un papel crucial al sugerir estrategias de síntesis basadas en diversas formulaciones y optimizar los procesos de producción. Mencionan que las nanopartículas pueden autoensamblarse o activarse para desensamblarse a través de diversos medios, como la temperatura, los campos magnéticos o el ultrasonido. Las ventajas de utilizar estos métodos incluyen la hipertermia localizada y la liberación del contenido de las nanopartículas. La temperatura, los metales magnéticos y los metales oxidados se pueden utilizar para la hipertermia, mientras que las nanopartículas mismas pueden diseñarse para abrirse a temperaturas específicas o en respuesta a ciertos estímulos.
Para observar el conversatorio ingresar al siguiente video:
