Nanotecnología y Medicina (página 2)

Historia

Todos los estudiosos del tema coinciden en señalar al
celebre físico teórico norteamericano Richard
Feynman (1918-1988) como el iniciador de todo este camino hacia
buscar en lo mas pequeño, en lo invisible a los ojos.

Todo comenzó con una memorable conferencia en el
1959 en la Sociedad
Americana de Física donde expuso
por primera ves la idea de manipular los átomos o
más bien un puñado de átomos y de crear
objetos átomos por átomos, todo a partir por
supuesto a partir de las leyes de la
mecánica
cuántica que es la brújula
orientadora que permite hacer todo estos cambios átomo por
átomo(2) La mayoría de los autores hace referencia
a que el contenido de la trascendental conferencia de Feynman
solo se quedo en el ámbito puramente científico y
universitario hasta el inicio de la década de los 80,
donde un estudiante de unos de los institutos mas prestigiosos de
los Estados Unidos de
Norteamérica el Tecnológico de Massachutes (MIT)
insinuó la posibilidad de crear sistemas
tecnológicos a nivel molecular. (2)

Este estudiante llamado Eric Drexler ya siendo profesor
publica un libro llamado
¨ Los Motores de la
Creación ¨. Este libro da una visión
profética de lo que será la nanotecnología molecular; pero
conjuntamente con estos dos nombre en este campo de la ciencia van
aparejados nuevos descubrimientos en técnicas
experimentales, que permitieron la fabricación de materiales de
dimensiones atómicas y moleculares; solo mencionare los
mas importantes. (2)

• La Invención del Microscopio de Barrido de Efecto
  Túnel.

Este microscopio fue
inventado en 1982 por el suizo Gerad Bining y el alemán
Heinrich Rohrer lo cual ambos recibieron el Nóbel de
Física del año 1986; dicho microscopio dispone de
una sonda afilada que en su extremo solamente hay un
átomo, la cual se sitúa a la distancia de un
nanómetro del material que se va ha operar y se pasa una
pequeña corriente y a partir del efecto túnel
(física cuántica) se puede reordenar los
átomos a su gusto.

• La Invención del Microscopio de Fuerza
  Atómica.

En el 1985 los mismos creadores del microscopio de barrido de
efecto túnel crearon el de fuerza
atómica (AFM) de similar resolución, pero este si
entra en contacto con la muestra; lo cual
se puede utilizar con materiales no conductores.

• Los Fuelerenos.

Los fuelerenos fueron descubiertos en el 1985 por tres
científicos norteamericanos; Richard Smalley, Robert Curl
y Harold Kroto. Esto no es más que una nueva distribución espacial de los átomos
de carbono, en
este caso son 60 átomos de carbono en forma
esférica o mas bien la forma de un balón de
fútbol,
es decir el carbono que siempre se ve en sus dos formas comunes;
grafito y diamante lo encontramos ahora con una nueva forma, a
partir de la manipulación de los átomos que lo
forman. Esto les valió el Nóbel de Química en 1995.

• Los Nanotubos de carbono:

Esta es otra forma alotrópica del carbono que se
conoce. Son redes hexagonales de
átomos de carbonos enrolladas en espiral formando
cilindros lo más parecidos a tubos. Los nanotúbos
tienen propiedades casi mágicas; mas fuerte ciento de
veces que el acero y mucho
más ligero es una de sus propiedades espectaculares.

• Otros descubrimientos:

-Grabación de datos a escala
manométrica .

– La utilización del ADN como bloques
básicos.

– La creación de un conmutador de computadora a
escala molecular. (2)

Un poco de
física

Ha escala nanométrica el mundo de la física ya
no es como estamos acostumbrado a verlo y sentirlo, ya no se
cumple las leyes de
Newton , sino la Física Cuántica o
Física moderna.

Para la "manipulación" de los átomos a nuestro
antojo no estaremos exentos a fenómenos físicos que
estarán presente El fenómeno que más se pone
manifiesto en la ciencia de
nanotecnologia
principalmente con materia
inorgánica es el efecto túnel.

¿Qué es el efecto túnel? Cuando los
electrones se excitan superan la atracción del
núcleo atómico por un túnel a través
de una pared de potencial; excite la probabilidad
de que algunas partículas excaven un túnel y pasen
a nuevo potencial. Aquí también juega o esta
presente el hecho probabilístico, recordar que se trabaja
con millones de partículas.

Impactos en la
sociedad.

Las investigaciones
de la nanociencia; primero que todo va encaminada ha tener una
aplicación en todas las ramas de la sociedad, casi siempre
para beneficio de la humanidad, aunque siempre habrá sus
mentes diabólicas. Estamos viviendo un mundo neoliberal y
de puro mercado, lo que
la competencia por
la obtención de conocimientos novedosos y aplicaciones en
el mercado marca la
diferencia entre los países poderosos, para obtener las
mayores ganancias de lo aplicado. En esta nueva era de conocimiento
la información es poder y saber
aplicarlo es un poder letal. Los campos de investigación son variados y extensos desde
la opto electrónica orgánica hasta sensores basados
en moléculas biológicas.

Desde el 2001 se ha trazado líneas de desarrollo en
tres campos de oportunidades.

La ingeniería molecular seria una;
aquí se centraría en combinar algunas unidades
biológicas como las enzimas con
estructuras
artificiales, seria enlazar lo biológico con lo
inorgánico, por ejemplo la combinación de las
enzimas con pastillas de silicio para crear material que sean
biosensores que se puedan implantar en humanos y animales (2)

Otro campo seria el de la electrónica basada
en los semiconductores,
en que consiste ; principalmente en aumentar la capacidad de las
pastillas semiconductoras y un aumento de la velocidad de
trasmisión de la información(2) Lo primero ya se
puede apreciar en el mercado y en nuestro que hacer
informático , los discos duros
de las computadoras
no serán de la medida de los Giga( 109) sino de los
Tera(1012) , ya las computadoras mas avanzadas del mercado
están usando esta medida en sus discos tanto de
escritorios como personales. No solamente en los discos duros,
que tal ahora con el boon del Blue –Ray; ya los discos
DVD no son los
de mayor capacidad , se impone una nuevo reinado , Ya
investigadores de la IBM han desarrollado un nuevo método
para mandar información entre diferentes núcleos en
un chip, trasformando pulsos eléctricos en pulsos
luminosos (recuerden la velocidad de luz ). El trabajo se
concentra en la posibilidad de incluir muchos más
núcleos en un solo chip, aquí es donde entra la
nanotecnología; este estudio fue
supervisado por el Dr. Chen, vicepresidente de IBM Research.

También investigadores de la Universidad de
Houston crearon una nueva técnica que desplazaría a
las pantallas LCD (pantalla de cristal líquido) de los
televisores. Utilizarían para la emisión nanotubos
de carbono (FED) que seria más eficiente y crearía
una mayor resolución en pantalla. (4) Todas estas
técnicas están basadas en principios
físicos novedosos.

Por último el que para mi seria el campo de mayor
impacto, el de los dispositivos y procesos
basados en nuevos materiales. Hay materiales como las
cerámicas y los metales a escala
manométrica que presentan una alta relación entre
el área y el volumen donde se
esconde un gran potencial para reacciones
químicas y bioquímicas, así
también para el mejoramiento de la eficiencia de
numerosos procesos.

Los materiales pueden producirse de ¨ abajo hacia arriba
¨ a partir de átomos o moléculas individuales o
el proceso de
¨ arriba hacia abajo ¨ a partir de materiales de cierto
volumen en nanopartículas. La modificación de
superficies a una profundidad de 1-100nm pude cambiar
significativamente las propiedades físicas y
químicas del material en cuanto a la corrosión, la fricción y la
reactividad, con posibles aplicaciones industriales de
importancia que en la concreta es el objetivo de
las investigaciones de la nanotecnologia, por mencionar algunos
avances. (2)

Ingenieros de la prestigiosa Universidad de Cambridge han
desarrollado un nuevo tipo de fibra de carbono a partir de
nanotubos del mismo elemento químico. Los investigadores
dicen que su material es varias veces mas fuerte, duro y
rígido que las fibras que se utilizan para construir las
corazas de protección, pero lo magnifico de esto es que es
mucho más ligero.(9) También siguiendo la misma
línea de protección, científicos e
ingenieros rusos crearon un blindaje líquido hechos por
nanopartículas, como se explica esto, muy fácil,
las nanopartículas se unen en menos de un milisegundo
(10-3) evitando que el proyectil o el fragmento penetre en capas
más profundas(9) Y si esto fuera poco científicos
de la Universidad de Berkeley , California presentaron un
material óptico de tres dimensiones que refracta la luz de
manera negativa, o mejor dicho, la luz esquiva a los objetos,
esto no es mas que el principio de la invisibilidad(7)

Salud humana y
nanotecnología

El impacto de la nanotecnologia en la salud humana, como en la
animal, es particularmente importante por el gran radio de acción
que abarca en esa área, desde la terapéutica hasta
la construcción de equipos médicos. En
este campo nuestro país puede aportar grandes invenciones
por la potencia que
somos y la preparación del personal no
medico que esta vinculado al área de salud
(químicos, físicos, ingenieros, etc.) Cuando se
manipula a nuestra conveniencia los átomos en los proceso
de síntesis
de x materia, se hace posible nueva estructura de
materia y propiedades químicas y físicas,
diferentes a materiales con la misma composición
química, esto seria el principio de creación de
nuevos medicamentos.

Por ejemplo un producto como
la aspirina ha incrementado notablemente su actividad, y
disminuido sus efectos indeseados y a incorporados efectos
positivos desconocidos hasta ahora. Recordar que detrás de
todo esto hay también un engranaje malévolo de las
grandes compañías farmacéuticas. (1)

También esta el desarrollo de pastillas para el
análisis de un fragmento especifico de ADN,
lo que se aplica en determinadas mediciones de laboratorio.
Otro ejemplo de cuando se manipula lo muy pequeño se crean
cosas inimaginables, es que en el Reino Unido hay una nueva
polémica con una ley que
permitiría unificar el ADN de tres personas para crear un
embrión, el objetivo seria evitar las enfermedades mitocondriales.
Las mitocondrias en las células
juegan un papel fundamental ya que dan la mayor parte de la
energía que necesita las células, es como si fueran
termoeléctricas por decirlo de alguna manera, lo que
sucede es que las mitocondrias poseen su propio ADN y depende del
estado en que
se encuentre pude ser responsable de disímiles
enfermedades en el individuo,
como retraso mental, epilepsia, etc. Lo nuevo de la
técnica es introducir mitocondrias sanas de tercera
persona.
(1)

Tal vez lo más revolucionador seria el almacenamiento y
liberación de fármacos a demanda los
llamados pharmacy-on-a-chip. Para que se entienda mejor
este termino: a un paciente se le receta un medicamento cada doce
horas, cuando la toma tiene un golpe del fármaco en la
sangre, pero
un tiempo
determinado, porque ese fármaco empieza a disminuir la
concentración en sangre lo que no es efectiva todo ese
tiempo, lo que tendría que consumir una dosis x de ese
fármaco. Lo ideal seria un fármaco que liberara una
determinada dosis para mantener los niveles de es medicamento en
sangre que fuera efectiva, así la cantidad de dosis
disminuye y el tiempo de recuperación es menor, ya hoy
salen los primero productos
así. (1)

Que tal biochips que puedan monitorear enfermedades a partir
de un hombre sano,
proporcionando su conocimiento en estadios y no en enfermedades.
Para la microbiología se construye dispositivos que
permiten detectar ¨ entes ¨ infectan a nivel de 100
células en un periodo de 20 minutos; esto puede cambiar el
tratamiento de las infecciones hasta ahora conocidas.

El micropráncreas artificial es de lo más
avanzado en este campo. Construidos por Tejal Desai de la
Universidad de Ilinois, es un biorreactor de miniatura,
permitiendo el uso de de las células b de humano
o animal. Las células pancreáticas sanas liberan el
flujo de insulina y por tamaño de los poros impide la
penetración a los linfocitos y a los anticuerpos. (1)

Un grupo de
científicos del MIT idearon nanopartículas que al
ser pulsadas con un campo electromagnético liberan
drogas para
atacar tumores. Estas partículas diminutas del orden de
10-9 tienen la propiedad de
ser súper paramagnéticas, es decir que liberan
calor cuando
se expone a un campo
magnético; ligadas a las mismas se encuentran otras
moléculas activas, como drogas terapéuticas, que
son liberadas cuando aumenta la temperatura.
(9)

Ya que hablamos de lo beneficioso seria esta nueva esfera de
la ciencia sobre el ser humano o para combatir enfermedades,
habría que ver los efectos contrarios que nos
traería el interactuar con partículas tan
pequeñas, que pueden entrar por los poros de la piel, hasta
romper las barreras inmunológicas del cuerpo.

Esta es una actividad científica muy nueva y
todavía no lo sabemos todos sobre ella, por ejemplo. Ya en
el 1997 investigadores de la Universidad de Oxford y la
Universidad de Montreal demostraron que el dióxido de
titanio y el oxido de zinc usados como nanopartículas en
la mayoría de los protectores solares producen radicales
libres en las células de la piel, como es lógico
dañando el ADN. (9)

Este mismo efecto se observo en cosméticos que usan
nanopartículas dígase cremas antiarrugas y otros
cosméticos de efecto rápido, convirtiéndose
en una contradicción para la conservación del
cuerpo humano.
LOreal el gigante de los cosméticos admite conocer estos
efectos y alega que ha recubierto las nanopartículas con
otras sustancias, esto se traduce en más química
para nuestro cuerpo. (11)

Por otra parte hay evidencias de
Nanobacterias sanguíneas en vacunas
virales para humanos y animales; estas bacterias
resultan más pequeñas que muchos virus y se pueden
convertir en agentes etiológicos de enfermedades en el
sistema
circulatorio. (1)En el 2004 un estudio hecho por el
tóxico – patólogo Vyvyan Howard
concluyó que las nanopartículas se mueven de la
madre al feto por medio
de la placenta.(11) A partir de esta realidad hay que buscar
restricciones y un mayor control a la
industria de
los medicamentos y cosméticos, lo cual sin lugar a dudas
constituye una amenaza por una simple razón, ¿que
pasaría si no supiéramos identificar estos
productos nanotecnológicos? o más bien nos
engañaran para vender como sucede en las sociedades de
consumo. Se
debería pensar en incluir este tema en los debate s que
se sostienen sobre bioética
porque ya forma parte de las ciencias en el
campo de lo biológico.

Conclusiones

Primero, hay que tener un concepto bien
claro.¨ la ciencia no tiene limites ¨ nadie habría
imaginado que podríamos manipular a nuestro antojo materia
tan pequeña a partir de la creación de herramientas
como los microscopios de de barrido y las poderosas computadoras.
La unificación de disciplinas está presenta en esta
esfera que en su constitución es esto, la unión de
varias ramas de la ciencia. Ya la nanotecnologia ya a impactado
en la economía y la sociedad y se espera que su
impacto sea más generalizado durante los próximos
años y en particular en las áreas a la que hicimos
referencia ; la ingeniera molecular y medicina , la
informática y la creación de nuevos
materiales, aunque habrá campos que el impacto será
igual de fuerte , me refiero a la preservación del
medio ambiente
que es una lucha que estamos invocados todos y por otra parte
será todo lo contrario en el campo de la defensa. En la
medida que el mercado valla insertando la nanociencia en sus
productos habrá que arreciar el control y las regulaciones
por algunos productos que pueden ser peligrosos aunque es muy
temprano para esto. Estamos ante una nueva era, un nuevo mundo
donde las ciencias están mas estrechamente
interrelacionadas y la forma de hacer ciencia no es igual a como
hace 10 años atrás y no podemos quedarnos
atrás.

Bibliografía
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www.lajornada.com.mx/cienciaytecnologia/nanotecnologia.htm

Autor:

Lic Yasser Hernández Duany

Profesor Instructor