Resumen
Every day we go deeper to nanouniverso, a
new age of revolution in medicine, with the construction and use
of nanorobots to fight certain diseases, the same as take
embedded in our body, nanoscale robots that will be able to
detect, diagnose and treat different ailments before they become
a disease, they nanorobot guard the body in search of disease in
its early stages of training, working directly in cells that is
where the diseases are formed.
Index Terms—Biomedicina, nano
tecnología, nanorobots, como las enfermedades infecciosas,
inmunes, neurodegenera- tivas, el cáncer, etc [1], [2],
[3].
Introducción
La presencia de la Electrónica en conjunto con la
Ciencia y la Tecnología son inevitables en nuestro diario
vivir, a tal punto que no se presta mucha atención al ser
algo tan común dentro de las cosas que utilizamos
cotidianamente como por ejemplo una radio, una televisión,
un reloj despertador, una computadora y un sin número de
herramientas que son el resultado de la combinación de
estas ciencias .
La electrónica se encuentra en relación
con muchas ciencias tanto experimentales como las que no lo son,
por ejemplo las ciencias puras en las Matemáticas, se
tardaría mucho tiempo en realizar ciertas operaciones de
cálculos que gracias a la electrónica se realizan
en segundos, hasta la Historia, el Derecho, el Arte, necesitan de
aplicaciones electrónicas para clasificación,
documentación, archivo, etc.
Es también así como la
presencia de la Electrónica dentro de la medicina es de
gran importancia en la vida de los seres humanos aunque pasa
desapercibida por muchos, sin darnos cuenta que ésta nos
acompaña a lo largo de nuestra existencia, desde la
detección del ritmo cardíaco fetal que se realiza
mediante ultrasonido, las primeras imágenes del feto
mediante los ecógrafos, las incubadoras con control de
humedad y calor, las radiografías, medidores de
presión sanguínea y así un sin fin de
aparatos médicos electrónicos, que ayudan al
diagnóstico de problemas de salud presentes en nuestro
cuerpo, ofrecen terapias y sin duda mejoran nuestra calidad de
vida.
La biomedicina se apoya en la
Biología y en la química principalmente
[3].
Nanorobots
El nanorobot llamado también nanoagente es una
maquina o robot nano del tamaño de una escala de
nanómetros que son construidos para tareas
específicas, pero, ¿Cómo funcionan?, la
respuesta se encuentra en nuestro propio organismo es decir
utilizan nuestra propia energía para movilizarse el ATP
que es una proteína y que se encuentra en forma de globo,
al interior de esta se encontraría el combustible que
necesita un nanorobot para movilizarse, para poder extraer esta
energía es necesaria una enzima capaz de romper o pinchar
este globo para que deje escapar la energía es así
como un nanorobot tiene un polo sintético como motor o
hélice y un polo biológico sería una enzima
capaz de extraer la energía [4], [5].
19]
Figura 3. Interacción del
nanorobot en el organismo
La
ingeniería electrónica y la
medicina.
LA BIOMEDICINA.
La biomedicina es el estudio de los
aspectos biológicos dentro de la medicina, principalmente
basa su estudio en investigar los mecanismos celulares,
moleculares, bioquímicos y genéticos de las
enfermedades de los seres humanos [1], [2]. El objetivo de la
biomedicina es el desarrollo de fármacos y nuevas
técnicas para el tratamiento de diferentes enfermeda- des,
partiendo de las bases moleculares de distintas
patologías,
Es así como la nanotecnología
dará un giro total a la medicina y puede significar el fin
de las enfermedades, a tal punto que para contrarrestar ciertas
enfermedades solo bastará con tomar una cápsula o
ingerir una cucharada de un líquido que contenga miles de
nanobots programados para entrar a las células de nuestro
organismo y combatir los virus.
Los nanobots contarán con un
procesador central el mismo que tendrá una velocidad de
106-109 operaciones por segundo, el ensamblador es aquella pieza
del nanorobot que es semejante a un brazo submicroscópico,
los mismos que reaccionan con compuestos y tienen la finalidad de
construir secuencias de moléculas y a lo mejor
tendrán la posibilitad de copiarse a sí mismos, con
esto desarrollarían la capacidad de auto replicarse[6],
[9], [12].
Figura 2. Funcionamiento
nanorobot
[18]
Aplicaciones
médicas de nanorobots
La NASA es uno de los principales interesados en el
desarrollo de esta nueva tecnología, para mejorar sus
viajes espaciales, ya que una nueva meta, es un viaje tripulado a
Marte, pero con la tecnología actual sería
imposible, debido a que una persona no es capaz de vivir en
condiciones de baja
Uno de los avances mas significantes antes de pasar a
una segunda generación sera la creación de
dispositivos que estarán en la capacidad de crear y
sintetizar moléculas, enzimas, hormonas, partiendo de los
aminoácidos circulantes y gracias a ciertos patrones
preestablecidos, transformando sin duda el cuerpo humano en una
máquinas mucho más eficiente[9].
Al introducir la nanotecnología
dentro de la medicina se genera una nueva rama de la ciencia que
se conoce como nanomedicina, que con la incorporación de
los nanorobots, se puede intuir que la utilidad de éstos
dentro de ella será de gran importancia y ayuda. Los
nanorobots medirán entre 0.5 y 3 micras, es por esto que
no tendrán ningún inconveniente de trasladarse o
flotar a través de los vasos sanguíneos, su
principal objetivo será interactuar directamente con las
células sanguíneas para la reparación de
tejidos, encontrando así la cura del cáncer o SIDA
y la posible terapia de enfermedades genéticas[4], [6],
[7].
[19]
Figura 3. Interacción del
nanorobot en el organismo
Es así como la nanotecnología dará
un giro total a la medicina y puede significar el fin de las
enfermedades, a tal punto que para contrarrestar ciertas
enfermedades solo bastará con tomar una cápsula o
ingerir una cucharada de un líquido que contenga miles de
nanobots programados para entrar a las células de nuestro
organismo y combatir los virus.
Los nanobots contarán con un procesador central
el mis- mo que tendrá una velocidad de 106-109 operaciones
por segundo, el ensamblador es aquella pieza del nanorobot que es
semejante a un brazo submicroscópico, los mismos que
reaccionan con compuestos y tienen la finalidad de construir
secuencias de moléculas y a lo mejor tendrán la
posibilitad de copiarse a sí mismos, con esto
desarrollarían la capacidad de auto replicarse[6], [9],
[12].
Los estudios realizados muestran que se pierde
aproximada- mente 1-2 % de densidad ósea mensualmente, lo
mismo pasa con los músculos que no deben realizar
ningún tipo de esfuerzo para realizar movimientos, a esto
se suma la radiación solar a la que se exponen al momento
de sus viajes al espacio, ya que la radiación es mucho
mayor al no contar con la protección de la
atmósfera[8].
En el año 2020, la Tierra se alineará con
Marte y es en ese momento cuando las condiciones son
óptimas para realizar el viaje que ha planeado ya la NASA,
ya que la distancia a recorrer será la mínima. La
solución que tienen en mente es desarrollar nano-doctores
que puedan ser capaces de mantener el cuerpo de los astronautas
en perfecto estado mientras realizan este tipo de
misiones[17].
Pero esta claro que no solo la nasa se encuentra
desarrollando esta tecnología es por eso que hay proyectos
que estan ya dando frutos, los mismos que son las metas cercanas
que los científicos esperan lograrlas en un futuro muy
cercano[17].
Se ha realizado una clasificación de acuerdo a la
complejidad y en la tecnología descrita, es asi como se
tendrá la primera, segunda y tercera generación de
nanorobots trabajando para la medicina.
Primera generación:
Dentro de pocos años aparecerán los
primeros nanorobots que serán nanosensores, los que
cumplirán con la misión de transmitir
información desde el interior de nuestro organismo, hacia
receptores ubicados en la parte exterior del cuerpo humano,
información que servirá para tratar infecciones o
enfermedades crónicas.
La posibilidad de crear nanosensores q puedan detectar
virus, bacterias o toxinas en incluso células
específicas será un gran avance en la medicina para
el tratamiento del cáncer.
También veremos los primeros fármacos de
liberación pro- longada éstos pueden mantener sus
niveles en sangre constante y que no requiera ser administrados
más de una vez al día[10], [11].
Figura 4. Estructura de un
nanorobot.
[10]
[20]
Figura 5. Nanosensor para la
detección del cancer
Figura 8. Nanorobot tercera
generación
[8]
Figura 6. Nanorobot de la primera
generación
Segunda generación.[9]
Los diseños de los nanotobots son muy variados,
y, dentro de la medicina se propone realizar diseños que
mejoren la reparación de tejidos, mejore a la mitocondria
entre otros, es así como se ha desarrollado y muchos de
ellos encuentran desarrollándose ciertos tipos de
nanorobots que aportaran a
Para esta generación nanorobots serán
introducidos a nues- tro organismo para cumplir misiones
específicas para los cuales fueron programados:
reparadores, destructores, manu- tención,
producción, etc, actuarán directamente sobre
órganos dañados, ayudaran a parar hemorragias ya
que tienen la capa- cidad de formar vasos sanguíneos.
Estos nanorobots contarán con sensores que
permitirán monitorear una tarea específica
entregando datos a los médicos los mismos que luego de
tomar una decisión, se enviara al dispositivo y
éste empezará a actuar inmediatamente[10],
[11].
[4]
Figura 7. Nanorobot segunda
generación
Tercera generación.
En esta generación se desarrolla la auto
replicación que es la clave para la efectividad en
tratamientos masivos, ya que para mantener las funciones vitales
del cuerpo humano se necesita de una gran cantidad de nanorobots
actuando en él, es decir viajando por los vasos
sanguíneos, entren en los tejidos y realicen sus funciones
programadas. Es necesario que sean capaces de aumentar su
número en caso de ser necesario y cuando no tengan
también la capacidad de autodestruirse[10], [11],
[13].
Los nanorobots de esta nueva generación, no
dependerán de elementos externos para realizar sus tareas
si no que tendrán la capacidad de detectar una
alteración y ejecutar inmediatamente sobre
ésta.
la medicina actual como son:
Nanorobot inmunológico: Nuestro sistema
inmunológico es el encargado de mantenernos protegidos de
agente nocivos extraños que dañan nuestro cuerpo,
pero existe algunas deficiencias en este sistema y entre
éstas se encuentra el SIDA y ciertas enfermedades
auntoinmunitarias. Con la nanomedicina se proporciona una
solución a este problema y consiste en enviar una dosis de
nanorobots programados para atacar a una zona específica y
reparar los tejidos dañados, substituyendo asi en medida a
las propias defensas naturales de nuestro organismo[4], [9],
[10], [14].
9]
Figura 9. Nanorobot
inmunológico.
Respirocitos: El doctor Robert Freitas es quien
desarrolló el respirocito que no es mas que un
glóbulo rojo artificial, este nanorobot mide la
milésima parte de un milímetro es decir una micra,
y es capaz de proporcionar 236 veces más oxígeno.
Este robot esférico imita la acción de la
emoglobina que se encuentra en el interior de los
hematíes, aunque con la capacidad de liberar hasta 236
veces más oxígeno que un glóbulo rojo
natural[4], [9].
Los respirocitos cuentan con sensores químicos, y
de pre- sión. Preparados así para recibir
señales acústicas , los médicos
utilizarán un aparato transmisor de ultrasonidos para
darles órdenes para modificar su comportamiento mientras
están en el interior del cuerpo del paciente[10],
[14].
Figura 10. Respirocitos.
[9]
al robot volar o girar en cualquier
dirección. Este cuenta con nanopinzas, y esta debidamente
programado para realizar trabajos de micromanipulación,
ensamblando componentes en espacios verdaderamente dificultosos
para llegar con el cuerpo humano lo que hace que la medicina sea
una las que se beneficie de este levitador en aplicaciones de
microcirugía entre otras[10].
Nanorobot neurona: Este nanorobot a diferencia de las
neuronas normales que tienen un limitado número de co-
nexiones con otras (sinapsis) , permite conectarse con un numero
mayor de otros nanorobots por medio de una conexión
inalámbrica, dando asi un resultado q aumenta cualquiera
de nuestras capacidades cognitivas, de una manera rápida y
sorprendente[4], [9], [10].
Figura 13. Nanorobot magnético
volador
[10]
Figura 11. Nanorobot neurona
[4]
[21]
Figura 12. Nanorobot
microbívoro
Nanorobot magnético volador: Este nanorobot crea
un campo magnético parabólico mediante una serie de
electro- imanes, sobre la cual levitaría el nanorobot, a
su vez esta do-
interactua con el anterior y las fuerzas
resultantes permiten
Nanorobot microbívoro: Este nanorobot mide
aproxima- damente unos 3 micrómetros y 2
micrómetros de diámetro en su eje mayor y menor,
tiene forma de una esfera con los extremos recortados, por su
tamaño es el ideal para pasar por los capilares mas
estrechos del organismo, el microbívoro posee una boca con
una especie de puerto de ingestión en la que se introducen
los microbios para ser digeridos[4], [9].
tado de otros pequeños electroimanes
cuyo campo magnético imaginados, todo esto se debe a que
dentro de un muy corto tiempo contaremos con nanorobots que
estarán circulando por nuestro cuerpo con la capacidad de
manipular moleculas o estructuras atómicas tan
pequeñas como la millonésima parte de un
milímetro, nanorobots que estarán siempre atentos y
en vigilancia de las funciones de nuestro cuerpo combatiendo con
las causantes de enfermedades, reproduciéndose y
autoelimi- nandose según sea la necesidad.
Conclusiones
La medicina sin duda tendrán avances
tecnológicos de gran tamaño con la
aplicación de la nanotecnología, avances que sin
duda están ya haciendo promesas que para muchas personas
es difícil de crees pero no serán imposibles en el
desarrollo de la electrónica y la tecnología para
los seres humanos.
Estamos entrando a una era histórica en el
desarrollo de la ciencia ya que dentro de unos años todas
las tecnologías van a converger hacia la
nanotecnología, nos convertiremos en una especie de post
humano con la capacidad de modificarnos sin precedentes y
extender nuestra vida a niveles aun no
Referencias
[1]
[2] [3]
[4] ¿Que es la biomedicina?.
Recuperado de: http://www.
enciclopediasalud.com/categorias/ecologia-biologia-
y-biomedicina/ articulos/que-es- la-biomedicina-
definicion-concepto– y-objetivos Larralde, Carlos. La Biomedicina
¿Qué, quién, para qué?. No. 30
ABRIL
1993. Web.
Biomedicina. Recuperado de: http://biomedicina0126.blogspot.com
Nanorobots. Recuperado de: http://www.tecnologianano.com/
nanorobots.html
[5] Conocimiento y riesgo en Biomedicina.
Recuperado de: http://
institucional.us.es/revistas/argumentos/5/art_6.pdf
[6] Tad Hogg, Robert A. Freitas Jr.
Acoustic Communication for Medical
Nanorobots. (Submitted on 2 Feb 2012 (v1),
last revised 4 May 2012
(this version, v2)). Web.
[7] Nanomedicina. Recuperado de: http://nanometro.galeon.com/
nanomedicina.htm
[8] La Nanotecnologia y El Nanorobot.
Fecha: jueves, 6 de diciembre de
2012. Recuperado de: http://lananotecnologiayelnanobot.blogspot.com
[9] Nanorobots en la medicina. Fecha:
11/01/2012 01:47. Recuperado
de:http://ec.globedia.com/nanorobots-en-
la-medicina
[10] Nanobots el Futuro de la Biorobótica. Fecha:
el 22 de mayo de 2008 – 18:21. Recuperado de:
http://www.madboxpc.com/ nanobots-el- futuro-de-
la-biorobotica/4/
[11] Boletín de la SOCIEDAD CHILENA
DE FÍSICA "Nanotecnología: Ciencia de lo diminuto"
Mario I. Molina Abril 2002
[12] Requicha, A. A. (2003). Nanorobots,
NEMS, and nanoassembly. Pro- ceedings of the IEEE, 91(11),
1922-1933.
[13] Vázquez, J. L. T. (2010). El
expediente clínico electrónico. Revista
Odontológica Mexicana, 14(2),
76-77.
[14] Alaro Coarite, V. E. (2010).
NANOROBÓTICA. Revista de Información,
Tecnología y Sociedad, 31.
[15] Zúñiga, A. E.
Nanotecnología: Significado, Usos, Beneficios y Riesgos.
[16] López Martín María Jesús . 19 de
mayo de 2012. Cáncer Nanotecnolo- gía. Recuperado
de: https://www.youtube.com/watch?v=Ee0fdK3X0Cc
[17] Publicado por: Pereirano123. 27 de
mayo de 2013.
Nanotecnologia: "Un Viaje Alucinante:
Microrobots Medicos". Recuperado de:
https://www.youtube.com/watch?v=vPDqtCkELt0
Imágenes
[18] Jessica Michell. 29 de enero de 2015.
Recuperado de:http://es.slideshare.
net/Michell6309/nanotecnologa-44039848
[19] Nanotecnología en la
alimentación. Fecha: 14 Febrero 08.
Recuperado
de:http://www.gastronomiaycia.com/2008/02/14/
nanotecnologia-en-
la-alimentacion/
[20] Crean nanosensores capaces de detectar
cáncer en la sangre.
Recuperado de:
http://www.24horas.cl/tendencias/ciencia/
crean-nanosensores- capaces-de-
detectar-cancer– en-la- sangre-1481785 [21] Microbivores.
Recuperado de: http://www.nanodic.com/PicturePreview.
php?ch=molecular&term=Microbivores&g=3&type=jpg
Autor:
Morocho Domínguez Edwin
Santiago
Actualmente cursando Quinto ciclo
Ingeniería Eléctrica
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE
CUENCA
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
II
Cuenca-Ecuador