Evolución nanotecnológica

Nanociencia. Nanomedicina. Avances tecnológicos. Procesos industriales. Detectores biomoleculares. Biosensores. Tecnología avanzada

  • Enviado por: Metale Chala
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 12 páginas
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Colegio San Juan de Las condes

Historia Universal

Evolución Nanotecnológica; La Revolución Humana

“Los principios de la Física, como yo lo veo, no hablan de la posibilidad de manobriar cosas átomo por átomo. Esto no es un intento de violar alguna ley; es algo que en principio se puede hacer; pero en la práctica no se ha hecho porque somos demasiado grandes.”

Richard Feynman (1959)

45 AÑOS DESPUES

Piense en la cabeza de un alfiler. Intente imaginar "algo" un millón de veces más pequeño y que además sea un robot. A esa escala se maneja la nanociencia o nanotecnología, que permite llegar a lugares donde nunca antes el ser humano ha llegado.

La forma en que este trabajo sea tomado, se verá marcada por una gran pero muy simple situación. Debemos tener claro que la nanotecnología no es ciencia ficción. La información que tiene en sus manos no fue sacada de ningún libro de Julio Verne, esto ya es realidad en nuestros tiempos, y su avance y desarrollo están tan presentes como cualquier otra tecnología. De hecho, la tenemos tan cerca, que la mayoría de la población no se da cuenta. Ni si quiera sospecha.

Esta ciencia significa una verdadera revolución en la vida del ser humano. Nada volverá a ser igual. En nuestro afán de ser perfectos, el hombre se acerca cada vez más a su objetivo y como una gran bola de nieve, esto parece no tener vuelta atrás.

Científicos de todo el mundo están trabajando -desde hace muchos años- para seguir desarrollando esta tecnología, y sus frutos ya están entre nosotros.

Repasaremos algunos de los avances que esta ciencia nos está brindando, veremos lo que se pronostica para el futuro, sus distintas ramas, e intentaremos analizar desde el punto de vista social, la repentina llegada de la nanotecnología a nuestras vidas.

Nanotecnología; La ciencia y la técnica de lo muy pequeño.

Etimología:

El término “nano” viene del latín nanus, que significa enano. Científicamente, es una unidad de medida y equivale a una milmillonésima (10-9) parte. Un nanometro es igual a 1/1000 micras.

La Técnica:

Construir cosas átomo por átomo. Crear máquinas del tamaño de una molécula de carbón -o más pequeñas- capaces de construir, átomo a átomo, todo lo que hoy nos rodea, o lo que deseemos tener en el futuro.

Explicaré esto, poniendo como ejemplo el controversial tema de la “manipulación genética” o biotecnología. Ordenando los cromosomas de la cadena de ADN se pueden obtener individuos con ciertas características e incluso crear nuevas cualidades para el ser humano.

En la naturaleza, puestos en orden de una manera, los átomos componen aire, tierra, agua, etc. Con otro diseño, los mismos átomos formarían unas fabulosas frutillas frescas.

Para llegar ahí, hay que crear maquinas de ensamblaje molecular, que a su vez crearan otras mayores. Este proceso sigue hasta que las maquinas de ensamblaje puedan configurar el producto final, utilizando como única materia prima cantidades amorfas de los átomos necesarios.

Nanomedicina:

Es una de las principales aplicaciones de la nanociencia. Crear pequeños robots, que viajaran por nuestro torrente sanguíneo. Ellos reemplazarán a los glóbulos blancos, enzimas y otros organismos que nos protegen. Atacarán directa y exclusivamente a las bacterias, y curarán nuestras enfermedades.

El cuerpo humano está formado por tejidos, los tejidos por células, las células por moléculas, mayores o menores, y éstas, por átomos... Cuando llegamos al átomo es cuando podemos empezar a hablar de nanoescala.

Son las moléculas las que trabajan en las células, y sabido es en medicina, que los cambios moleculares en las células originan muchas enfermedades. Por eso tenemos que utilizar moléculas concretas para luchar contra dichas enfermedades.

A esas moléculas las conocemos como medicamentos. Pero aunque las moléculas se miden a escala nanométrica, son grandes zonas del cuerpo las que tenemos que poner bajo su influencia, ya que no podemos trabajar de forma más localizada. Es decir, hoy en día, se aplican "macrosoluciones" generalizadas a los "nanoproblemas" localizados.

Con las infecciones ocurre algo parecido, pero no es tan evidente. Cuando tenemos una infección, tomamos por ejemplo, penicilina; de esta forma, acabamos con las bacterias que nos han producido la infección, pero además, eliminamos otras bacterias "buenas" del organismo (la flora intestinal por ejemplo). Así que, aunque utilizamos medicamentos de nivel molecular, lo hacemos de forma macroscópica.

En medicina, hay una tendencia a utilizar instrumentos más pequeños y técnicas más localizadas. La aportación de la nanotecnología vendrá en esta línea; crear nanorobots que trabajen de modo localizado, por ejemplo.

El ejemplo del cáncer es muy significativo. La enfermedad es fruto de un crecimiento anormal de los tejidos, y, aunque el problema se puede entender a escala nanométrica, las medidas que se toman son macroscópicas; se extirpan los tejidos dañados, o se aplica quimioterapia y radioterapia. Estas dos últimas técnicas, sin embargo, afectan a todo el organismo.

Sin embargo, ya existen avances en nanomedicina; la cámara endoscópica es un ejemplo. ¿Ha visto la película de Richard Fleischer; “Viaje Alucinante”? Se trata de una película de ciencia ficción. Un submarino, con un grupo de investigadores en su interior, es reducido hasta tener el tamaño suficiente para poder ser inyectado en un cuerpo humano. El objetivo es luchar contra una enfermedad que tiene ese cuerpo.

No se puede pensar, de ninguna forma, que eso pueda llegar a ocurrir. Esa "reducción" es imposible desde el punto de vista de la ciencia. Sin embargo, ¿Es posible pensar que se podría inventar algo semejante para rastrear y arreglar nuestro cuerpo?

En el año 2000 se difundió entre los medios de comunicación el descubrimiento de la cámara endoscópica. La cámara grabadora, del tamaño de una aspirina, fue probada en 10 pacientes. Debía ser tragada por el paciente y, después de recorrer todo el cuerpo y tomar imágenes de los intestinos, era expulsada con las heces. En el caso de esos 10 pacientes funcionó muy bien y se consiguieron imágenes de gran resolución. La investigación fue fruto del trabajo conjunto de un grupo de investigadores de Gran Bretaña e Israel. Parece que es un invento que puede llevarse a la práctica.

Por otra parte, en agosto de 2004 se ha publicado que biofísicos del Reino Unido han desarrollado un aparato de ultrasonidos de 1 milímetro de diámetro, que sirve para ver si las arterias están obstruidas.

El Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos pretende utilizar la nanotecnología para eliminar antes de 2015 las muertes y el sufrimiento causados por el cáncer. En este sentido las investigaciones actuales se centran en como utilizar la nanotecnología para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para diagnosticar, comprender y tratar el cáncer.

Investigaciones ya realizadas han logrado desarrollar nanoaparatos capaces de detectar un cáncer en la fase muy preliminar, localizarlo con extrema precisión, proporcionar tratamientos específicamente dirigidos a las células malignas y medir la eficacia de dichos tratamientos en la eliminación de las células malignas. Pero las investigaciones continúan, y tal es el alcance de los últimos avances tecnológicos en este campo, que expertos creen que la nanotecnología transformara las propias bases del diagnostico, tratamiento y prevención de esta enfermedad mortal.

La Fuente de la Eterna Juventud:

Según se predice, podríamos darle un giro inverso al proceso de envejecer colocando los átomos de forma inversa, simplemente. Volver a la juventud o dejar de envejecer solamente cambiando el diseño de nuestras moléculas.

Algunos expertos han señalado que nuevos desarrollos en la Nanotecnología podrían incluso llevar a la inmortalidad, en el momento en que se descubran nanodispositivos capacitados para modificar la estructura genética y celular del ser humano.

Las aplicaciones de la Nanotecnología cambiarán la medicina, las intervenciones quirúrgicas y los sistemas de prevención de las enfermedades. En la actualidad, se está experimentando con el biochip DNA, que transformará los métodos de análisis sanguíneos, puesto que permitirá obtener los resultados de las pruebas de SIDA, tuberculosis y otras enfermedades en tan sólo unos segundos.

Otro estudio se dirige al diseño de detectores biomoleculares o biosensores para la detección personalizada de ADN o la fabricación de fármacos. Otra de las posibilidades que está abriendo la Nanotecnología es la implantación en un corazón infartado, mediante micromáquinas (angiochips), así también como nuevos vasos sanguíneos para reemplazar a los destruidos.

En un futuro, sería posible el desarrollo de diversas nanomáquinas que recorrerán nuestro cuerpo limpiando las arterias, corrigiendo los niveles de azúcar, colesterol u hormonas o apoyando al sistema inmune en su lucha contra las enfermedades. De esta forma, la muerte se ve cada vez más lejana.

La Sociedad:

¿La gente sabe de todo esto? ¿Cuánta información disponible hay al respecto? ¿Qué empresas están involucradas? ¿Qué tan cercano está el futuro de la nanotecnología?

A pesar de lo poco que se sabe al respecto, son varios países y muchas firmas comerciales las que han comenzado a invertir fuertes sumas de dinero en investigación. Por un lado Estados Unidos, Japón, Canadá y la Unión Europea han destinado en los últimos 4 años más de 8.200 millones de euros.

Sólo en el año 2003 Japón y Estados Unidos destinaron 2.000 y 1.200 millones de dólares respectivamente, para fomentar la investigación y su implantación en los procesos industriales.

China también se ha incorporado recientemente a esta carrera con un gran vigor, tras haber formado a miles de científicos fuera de sus fronteras en materias relacionadas con la nanotecnología.

Y grandes compañías como IBM, Motorola, HP, Lucent, Hitachi, Mitsubishi, Philips, Pfizer, NEC, Corning, Dow Chemical o 3M, han lanzado ya iniciativas significativas en el terreno de la nanociencia.

Samsung, por ejemplo, dedica más de 500 personas a desarrollos basados en Nanotecnología en un centro de investigación creado especialmente para ello.

El motivo de tanto interés no es extraño. La nanotecnología tiene potencial para cambiarlo todo: las medicinas y la cirugía, la potencia de la informática, los suministros de energía, los alimentos, los vehículos, las técnicas de construcción de edificios y la manufactura de tejidos, entre otros casos.

Mientras unos lanzan a los cuatro vientos sus expectativas sobre la ciencia de lo pequeño, otros prefieren mantener en secreto sus propios avances. General Motors, fabricante de automóviles, es un ejemplo de ello. Es la empresa de nanotecnología más grande del mundo, pero no van contándolo por ahí.

El gigante del motor vende toneladas de un material llamado nanocomposit, una combinación de partículas de arcilla con plástico, que da lugar a un material tan resistente como el metal, pero mucho más ligero. Esta aleación es, al parecer, muy fácil de fabricar, por lo que GM no va por ahí alardeando de su nanotecnología, sino que se limita a decir que tiene autos mejor preparados.

El tema, es que la nanotecnología ya forma parte de nuestras vidas y tiene la capacidad de cambiar y mejorar prácticamente cualquier producto ya hecho por humanos. Por ejemplo, en Chile, Daewoo Electronics ya lanzó al mercado, refrigeradores y lavadoras que incorporan la tecnología nanosylver; lo que no es más que unas pocas partículas de plata, que no permiten la aparición de hongos en la ropa ni en los alimentos.

Desde una pintura de muros que alerta cuando hay una fuga de gas o cambia de color cuando uno desea modificar la decoración, pasando por materiales que generan electricidad durante el día para utilizarla al anochecer, naves espaciales extremadamente livianas pero resistentes, computadores más pequeños y poderosos, hornos que permitan transformar unas pocas células de vaca en un bistec, hasta nanomáquinas que sean capaces de crear nanoproductos, son solo algunos de los proyectos que están en desarrollo. En Japón ya está a la venta, una tela especial que no permite que un cuchillo la corte. No se trata solo una tela resistente, sino que se trata de pequeñas moléculas inteligentes, que saben cuando se trata de una punta de un cuchillo y no permiten que corte la tela. Los bomberos de Alemania ya cuentan con trajes especiales que cambian de color cuando hay gases peligrosos en el ambiente. Todo gracias a la nanotecnología.

La reducción de los componentes electrónicos revolucionará de gran manera la relación tamaño/rendimiento en los computadores. Estos serán de tamaños microscópicos y almacenaran y procesarán datos cientos de miles de veces más, que los de hoy en día.

La humanidad puede encontrarse ante dilemas sumamente complicados. Avances tecnológicos importantes que pueden tropezar con impactos medioambientales o alteraciones del poder político y militar. Algunos expertos han querido ver en la nanociencia una nueva era para la humanidad que llevará consigo alteraciones sociales, políticas, económicas y empresariales. Algunos avances nanotecnológicos pueden ser de tal magnitud que las empresas y los gobiernos que tengan su control pueden acaparar unas cuotas de poder hasta ahora desconocidas. Los avances de cotizaciones en bolsa de algunas de estas empresas pueden "palidecer" los resultados que hace escasos años lograron las punto.com en el Nasdaq y los mercados financieros.

¿Cómo digerirá la sociedad estos avances? ¿Están los estratos preparados? ¿Hay conciencia política sobre la relevancia del tema? ¿Hay divulgación de estos temas entre los ciudadanos? ¿La TV y la prensa introducen estos debates y su divulgación en las masas? ¿Será que prefieren mantener todo esto en silencio, con un perfil muy bajo, para que la humanidad no se de cuenta de estos avances, y así les llegue todo de golpe? ¿Querrán que nos encontremos con la perfección de un día para otro sin tomar conciencia de qué significa y cómo se llegó a ello?

El poder llegar a conocer, manipular y controlar la materia a escala nanométrica va a tener innumerables repercusiones en la mayoría de las áreas científicas, económicas y sociales, de forma que va a originar un verdadero impacto de escala en el devenir de la sociedad y del propio ser humano.

Las visiones pueden ser perturbadoras. Primero una apocalíptica, sensación que ronda en forma permanente a los nuevos avances: armas letales, como microscópicos robots construidos por nanoensambladores, que recorren las ciudades arrasando con sus habitantes mientras se duplican a sí mismos. (…)

En segundo término existe otra visión más edificante (literalmente): edificios que se erigen solos, como por arte de magia, bajo las órdenes de nanorobots equipados con nanocomputadoras que aparte de duplicarse inducen la creación y ensamblaje de estructuras a nivel molecular. Ciudades enteras podrían crearse, o recrearse.

Podrían fabricarse así autopistas o televisores. También sería posible eliminar la contaminación ambiental con nanomáquinas diseñadas para "comérsela", y crear alimentos o automóviles que pueden cambiar de forma, muebles, procesos automáticos de limpieza corporal, drogas artificiales, libros... los nanorobots podrían reparar tuberías y, por supuesto, como lo vimos anteriormente, generar una nueva frontera de aplicaciones médicas, incluyendo la regeneración de tejidos.

La nanociencia se ha puesto a la par de la tecnología más avanzada. Sin embargo, la mayoría de la tecnología tiene su base en la naturaleza. Al fin y al cabo, ¿No somos los seres vivos máquinas casi perfectas? Fijémonos en un ojo. Es una máquina casi perfecta diseñada para ver. No por la forma que tiene, sino porque las proteínas que se encuentran en su interior son nanomáquinas de gran precisión. Millones de años de evolución han propiciado que cada proteína esté especializada en una tarea. Para percibir cada color -es decir, para detectar la longitud de una onda determinada- existe una proteína específica en el ojo; no sirve cualquiera. Necesita unos átomos determinados, y, además, organizados de una forma determinada.

Fijémonos ahora en un Alerce. Tiene un tronco muy robusto; y, a medida que va creciendo es cada vez más robusto. El secreto tiene su origen en los tejidos internos del tronco, en las pequeñas moléculas que se encuentran dentro: la celulosa. Sólo se consigue una celulosa tan resistente organizando las moléculas de una determinada manera. Organizando los átomos de otra forma la celulosa no sería más resistente que cualquier otra molécula. Precisamente ahí se encuentra el secreto de la nanotecnología: veamos cómo se organizan los átomos en la naturaleza y organicémoslos a nuestro gusto. De forma que puedan hacer el proceso que queramos, para que conseguir las nanomáquinas más perfectas que podamos imaginar.

Suena fantástico. Si aprendemos a diseñar la distribución atómica como lo hace la naturaleza podemos establecer un inesperado e inimaginado control sobre la materia que nos rodea. O sobre nuestros propios cuerpos.

El camino hacia la perfección se ve cada vez más claro. El ser humano se acerca más y más a su objetivo final. Ha trabajado mucho para lograrlo, y no dejará que nadie lo detenga. Si los ojos para ver la perfección humana, están puestos en el futuro, déjeme decirle una sola cosa:

El futuro, ya está aquí. Ya hay mucha gente trabajando, mientras usted lee esto, para que todo lo que aquí mencioné se haga realidad, en unos 15 o 20 años más.

Debemos, de alguna forma, lograr que la población mundial -o nacional, como usted prefiera- sepa todo esto. Ellos deben estar informados. Preparados. Sino, todos estos avances les llegarán de la noche a la mañana y será muy peligroso. Especialmente por la manipulación de masas que ciertas empresas podrían llevar a cabo. La sociedad debe estar consciente de lo que se viene. La única manera de que la gente pueda asimilar todo esto, es informándoles. Y ese fue el único objetivo de este humilde trabajo.

Por favor ponga atención de ahora en adelante, a los nuevos productos que saldrán al mercado. Ya usted sabe entonces a lo que se refieren con el término nano.