Resumen
In this paper we will talk about Nanorobotic. To
start we will make an introduction about nanotechnology, that is
directly related with the development of technology in a small
scale, being nanorobotic part of it. We will talk about today"s
nanotechnology and their main advances, focusing in nanorobots
and their use in medicine. To end we will check the risks of this
technology.
Index
Terms—Nanorobótica,
nanotecnología.
I.
INTRODUCCIÓN
La nanorobótica es la tecnología donde
todo lo desarrollado sean robots o máquinas se encuentran
en escala nanométrica, corresponde a una equivalencia de
1×10–9 m [1],
siendo parte del desarrollo de la nanotecnología. La
nanotecnología un campo en la ingeniería en el que
el ser humano busca observar, entender y utilizar las propiedades
de los materiales del tamaño nanométrico, por lo
tanto se trata de una dimensión muy pequeña en la
que se puede hablar de átomos, este principio es de mucho
interés tanto para físicos, ingenieros,
médicos, debido a las propiedades que se manejan en cada
campo a dichas escalas, como por ejemplo la modificación
de las propiedades de un material para mejorar su conductividad
eléctrica [2]. La nanorobótica apunta a la
construcción de nanorobots, realizados mediante
componentes moleculares, por lo tanto de nanoescalas, que
actualmente se encuentran en un proceso de investigación y
desarrollo [4].
II.
NANOROBÓTICA
II-A. Nanotecnología
La nanotecnología es un campo en la
ingeniería que corresponde a la manipulación de la
materia en una medida de 1 ×
10–9 m, donde se
puede hablar de dimensiones a nivel de
átomos, moléculas [4].
La revista digital universitaria de la UNAM lo define
como: "La comprensión y el control de la materia en
dimensiones de aproximadamente 1 a 100 nanómetros, donde
fenómenos únicos permiten nuevas aplicaciones", la
materia a estas escalas poseen diferentes propiedades [6], esta
relación se puede observar en la figura 1.
El término de la
nanotecnología surge a partir del año
1965, donde el ganador del premio Nobel de física
Richard Fenynman dirige un discurso sobre esta ciencia en el
Instituto Tecnológico de California [4], pero sobre todo
en los últimos años a despertado interés en
el desarrollo en los laboratorios de muchos países [2],
donde todos requieren lograr una interconexión entre lo
que abarca ciencia y tecnología [5].
Fenynman estuvo muy implicado en el estudio de la
física, su planteamiento sobre las leyes de la
Mecánica Cuántica permite la idea de
construir máquinas de un nivel molecular [5]. Muchos
científicos apuntan no simplemente trabajar átomos
de manera individual sino a la creación de máquinas
moleculares [8]. En Europa se implemento hace algunos años
atrás programas sobre nanotecnología a finales de
la década de los 90, por lo que se espera el desarrollo de
productos en un futuro no muy lejano, ya que esta
tecnología ofrece ciertas soluciones a problemas mediante
dichas propiedades de la materia a nivel molecular
[7].
Figura 1. Relación entre el tamaño de una
persona, una hormiga, una célula, un ribosoma, y un
nanómetro cúbico [8].
II-B. Nanotecnología en la
actualidad
Actualmente existen aproximadamente 40 laboratorios en
el mundo trabajando sobre esta tecnología, y
aproximadamente 300 empresas ya utilizan el
término "Nano" en sus productos
[9].
La nanotecnología tiene cierta base, como los
productos en el mercado de las tecnologías de
información en microcontroladores y chips de memoria que
han sido realizados mediante procesos nanométricos,
actualmente se destacan tres grandes campos de interés:
nanoelectrónica, nanobiotecnología y nanomateriales
[10].
El mundo ha sido testigo del gran avance que ha existido
en la nanoelectrónica, ya que los dispositivos
electrónicos son cada vez mas pequeños, aumentando
la velocidad de operación de estos dispositivos, donde
mediante su construcción a escala nanométrica
implica un nuevo comportamiento, se habla de la posibilidad de un
uso de moléculas para el almacenamiento de
información [19][10].
II-B1. Principales avances de la
nanotecnología: Entre los avances mas importantes en
la actualidad de esta tecnología según la revista
Metal Actual los sistemas microelectromecánicos, mediante
el cuál se esta dando la fabricación de los chips
tan pequeños utilizados para robots mas pequeños
que una hormiga, capaces de cumplir varias funciones,
también tenemos estructuras metálicas debido a su
diseño a nivel molecular serán capaces de soportar
cargas muy pesadas, entre otros avances que
están en pleno desarrollo en la actualidad tenemos el
supercontreto, pinturas térmicas, aerosoles, acero y
hormigón mas fuerte. La nanobatería es un proyecto
del Instituto Politécnico Rensselaer de Nueva York, que se
caracteriza por ser una batería ultraligera, delgada,
flexible, construido con celulosa y unido molecularmente, que ha
simple vista parece una hoja de papel negro, también
destaca el desarrollo de Nanocables que son excelentes
conductores de información con una velocidad mucho mayor
para la transferencia de datos [9], como se observa en la figura
2.
Figura 2. Nanocables, excelentes conductores de
información [9].
Figura 3. Diseño artístico de un nanobot
[3].
II-C. Nanobots
Son robots muy pequeños del tamaño de una
partícula, capaces de viajar a través del cuerpo y
cumplir cierta función dentro del mismo [4]. Estos
nanobots se encuentran en una etapa de investigación y
desarrollo, pues están formados por nanoordenadores que
combinan sistemas moleculares para ser capaces de realizar
distintas funciones, el caso mas general es el ya mencionado,
robots que se encontrarán en el torrente sanguíneo
y cumplirán una función asignada, no es un modelo
bien definido ya que se encuentran en desarrollo, pueden estar
realizadas por ADN y no como uno lo pensaría al imaginar
un robot, no hay nanobots en funcionamiento pero existen varias
diseños propuestos [3], un diseño artístico
se observa en la figura 3.
Figura 4. Nanobot con una cámara,
herramientas y medicación [14].
La principal ventaja de los nanobots por su
tamaño se encuentra dentro del campo medicinal, lo
cuál se ha convertido en un verdadero reto para los
ingenieros, científicos ya que existen varios factores al
trabajar en esas escalas, como por ejemplo la viscosidad de la
sangre, el movimiento impredecible de las moléculas, etc
[11].
II-D. Nanobots en la
medicina
Una importante característica de los nanobots es
su capacidad para tomar moléculas para la
reproducción, donde se puede llegar a obtener un cierto
número ilimitado de nanobots, creando de esta manera
fábricas a nivel atómico, mediante estos nanobots
se busca la destrucción de microbios, limpiar residuos
peligroso en la sangre, reparar células dañadas
[3], como se observa en la figura 4.
Un objetivo en la aplicación de esta
tecnología dentro de la medicina es lograr una nueva
terapia para combatir el cáncer, debido a la gran demanda
de esta enfermedad en el mundo, siendo de cierta manera una
prioridad dentro de la investigación científica,
gracias a la supuesta capacidad de manipular átomos y
moléculas permiten el control de las células
cancerosas y su eliminación, debido a que una
célula cancerosa se reproduce mucho mas rápido que
una célula sana, por ello la detección de una
célula cancerosa es muy importante para una mayor
posibilidad de supervivencia de la persona, y mediante los
nanobots realizar una administración de fármacos
[12][20]. En Inglaterra se inyectaron nanopartículas con
base de hierro recubiertas de biomoléculas, donde las
células cancerígenas absorbieron dichas
nanopartículas antes que las células sanas, donde
las nanopartículas mediante un campo magnético
fueron calentadas y destruyeron el tumor cancerígeno, un
avance muy importante para combatir el cáncer [8], como se
observa en la figura 5.
Otra aplicación importante en un campo
relacionado con la medicina es la odontología, donde se
pretende revolucionar este campo para obtener una salud oral de
manera integral, incorporando nanobots. Mediante los nanorobots
se desea obtener un control exacto de la anestesia oral,
además una precisión nanométrica, que
será la base del futuro desarrollo de nuevos
tratamientos, muchos científicos lo clasifican como una
nueva rama en la odontología llamada
"Nano-odontología". Mediante los nanobots se busca
transportar los medicamentos por el torrente sanguíneo,
además implementar nanopartículas de plata para
empastes dentales, también se encuentra en desarrollo un
biomaterial llamado "Nanohueso" mediante el cuál se
simulará la estructura y composición de un hueso
[13]. Otra aplicación que se pretende en este campo
mediante los nanobots es el tratamiento, examinación y
limpieza de una pieza dental [10], este aplicación se
observa en la figura 6.
Figura 5. Destrucción de un tumor
cancerígeno mediante nanopartículas
[15].
Figura 6. Examinación y limpieza de una pieza
dental mediante un nanobot [10].
II-E. Riesgos de la
nanotecnología
Hasta ahora se ha visto que el uso de este tipo de
tecnología nos puede brindar muchísimas ventajas,
como su amplia e importante aplicación dentro del campo
médico, donde bastantes problemas actuales serían
solventados mejorando la calidad de vida de muchísimas
personas en el mundo, en los dispositivos electrónicos se
ha logrado construir dispositivos cada vez más
rápidos y mas pequeños, entre otros, pero
también hay que considerar que bastantes productos
están pasando a ser modificados, atómicamente
manipulados, lo cuál pueda traer consecuencias en un
futuro [16].
Figura 7. Nanoparticula inyectada en el
torrente sanguíneo [8].
A los científicos preocupa mucho las posibles
reacciones que puedan generarse en el cuerpo humano al ponerse
algún órgano en contacto con una
nanopartícula como se observa en la figura , ya que las
nanopartículas internamente podrían llegar a
cualquier parte del cuerpo. Además se teme la
reacción que se pueda producir al encontrarse
nanopartículas en el medio ambiente, pudiendo estas
alterar las propiedades de todo lo que entre en contacto con
ella, además de nanopartículas tóxicas que
se encuentren libremente y puedan llegar a afectar tanto a
personas como a los animales [16].
Muchas nanopartículas o nanocapsulas
podrían generar problemas de salud, la Universidad de
Oxford en un estudio se determino que las nanopartículas
de dióxido de titanio y oxido se zinc a la larga
causarán daños al ADN, actualmente no existe
ninguna legislación que regule los químicos que se
puedan utilizar, considerando que la manipulación a
nanoescala cambian sus propiedades y reacciones, la
nanotecnología de cierta manera debe tener una adecuada
vigilancia para que sean de beneficio humano [9].
El rápido avance de la nanotecnología ha
ocasionado un conocimiento insuficiente acerca de su seguridad,
la regulación de la misma es muy importante pero para ello
se debe tener un conocimiento de los riesgos de dichos materiales
[17].
En los Estados Unidos aun se encuentre en debate sobre
aplicar una ley de control de sustancias tóxicas a los
nuevos nanomateriales, pero se debe en primer instancia conocer
de una manera mas concreta todos los riesgos para las personas y
el medio ambiente.
CONCLUSIONES
Nanotechnology means a great technological advancement
for all the world. This will allow us to solve many medical
problems such as the cure to cancer, and many diseases that can
be treated at molecular level. This process cannot be called yet
as a solution because there are still risks that can affect other
body organs but is a part of technology development, it will be
very important that before long it become in a secure medical
process and allow us to cure diseases.
In this process also is insolved the electronic, because
let electronic stuff be smaller and faster, helping to
optimize resources and improving the quality of life
of many people, in industry are manufactured molecularly altered
materials that change the characteristics of the elements for
example metallic structures that´s by its composition are
stronger.
All this technology is undergoing a process of evolution
and I think its development is very important for the human being
but only if used correctly.
REFERENCIAS
[1] International Journal of Pharma and
bio Sciences, Department of biotechnology, Nanorobots. Disponible
en : http://www.ijpbs.net/51.pdf
[2] Fundación San Patricio,
Investiga +I+D+I Pedro Serena, Nanorobots ¿Realidad o
Ciencia Ficcion?. Disponible en:
http://www.fundacionsanpatricio.com/investiga/pdf/guias2012/GUIA_NANO-ROBOTS.pdf
[3] Internet Electronic Journal Nanociencia et
Moletrónica, Benemérita Universidad de Puebla .
Disponible en:
http://www.revistananociencia.ece.buap.mx/arti9.pdf
[4] Unidades Tecnológicas Santander, Oficina de
desarrollo académico, Nanotecnología y sus
aplicaciones. Disponible en:
http://odauts.com/blogsuts/cientecso/files/2013/10/nanotecnología-y-sus-aplicaciones.pdf
[6] Universidad Nacional Autónoma de
México, Pensamiento crítico acerca de la
Nanotecnología, Miguel Aznar, Abril del 2013. Disponible
en:
http://www.revista.unam.mx/vol.14/num4/art35/art35.pd
[5] Benemérita Universidad Autónoma de
Puebla, Facultad de Ciencias de la Electrónica, Revista
Nanociencia ,Diciembre del 2013, R.Durán. Disponible en:
http://www.revista-nanociencia.ece.buap.mx/arti9.pdf
[7] Comisión Europea de Investigación
Comunitaria, La Nanotecnología Innovaciones para el mundo
del mañana, Mathias Schulenburg. Disponible en:
http://ec.europa.eu/research/industrial_technologies/pdf/nanobrochure/nano_brochure_es.pdf
[8] Universidad Nacional Autónoma de
México, Facultad de Química, Nanotencología
en el desarrollo farmacéutico, Abraham Faustino Vega.
Disponible en:
http://depa.fquim.unam.mx/liberacion/pdf/nanotecno.pdf
[9] Revista Especializada de la industria
MetalMecánica, Nanotecnología La
manipulación de los materiales a escala atómica,
Paola Andrea Ruiz. Disponible en:
http://www.metalactual.com/revista/9/nanotecnologia.pdf
[10] Nanotecnología : Actualidad y
Futuro, María Teresa Cuberes, Catedrática en
Ciencias de los materiales. Disponible en:
https://haydychuk.files.wordpress.com/2012/10/nanotecnologc3adaactualidad-y-futuro.pdf
[11] Escuela Superior de Ingenieros de
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[12] Universidad San Martin De Porres,
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http://www.usmp.edu.pe/publicaciones/boletin/fia/info82/
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[13] Scientific Electronic Library Online,
Héctor Ramón Martínez, Aplicación de
la nanotecnología en odontología. Disponible en:
http://www.scielo.org.co/pdf/ceso/v24n2/v24n2a10.pdf
[14] Department of Electrical Engineering,
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Disponible en:
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[15] Department of Mechanical and
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http://scienza-sa.com/publicaciones/JOURNAL_MARZO_09.pdf
[17] Universidad Nacional del Nordeste,
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http://www.produccion-animal.com.ar/temas_varios_veterinaria/89Nanotecnologia-Coppo.pdf
[18] Revista Comunicca, Oportunidades y
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en:
http://infoagro.net/programas/Sanidad/pages/temasActualidad/temas/
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[19] Northeast University:
Bio-Nanorobotics State of the art and futures changes, Disponible
en:
http://www.coe.neu.edu/Research/robots/papers/2123.pdf
[20] Purvanchal University: Nanotechnology
Challenges: Nanomedicine: Nanorobots, Janshee Mishra, Alok Kumar.
Disponible en:
http://www.scientific-journals.co.uk/web_documents/1020415_nanotechnology_
challenges.pdf
Autor:
Jorge Luis Delgado Tello
Estudiante de Ingeniería Electrónica en
la Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca-Ecuador,
actualmente cursando el 3er año de
Ingeniería.