Introducción a la Nanotecnología

¿Qué es la Nanotecnología?

La nanotecnología es una nueva tecnología basada en la manipulación de materiales microscópicos. El término “nano” hace referencia a la milmillonésima parte de un metro. Es decir que un nanómetro es una medida menor a un micrómetro, cuya representación numérica es 10^-9 = 0,000 000 001.

Imagen de uso libre disponible en la siguiente dirección: 

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/9192282/Nanotecnologia-html

La manipulación de estos  materiales va desde los 5 a los 100 átomos. A esta escala, los materiales tienen propiedades diferentes a las que conocemos en el mundo macroscópico. Los colores, la conductividad y el magnetismo son propiedades completamente  diferentes en los materiales de pequeña escala que  han  permitido  la creación y manipulación de pequeñas  estructuras que no existían en la naturaleza.  

Referencia: Javier C, Lucia G,  Silvia G. R. (2008).

Historia de la Nanotecnología

Los principales hechos en la historia de la Nanociencia son: 

Años 40- Von Neuman estudia la posibilidad de crear sistemas que se auto-reproducen como una forma de reducir costos.

1959- Richard Feynmann habla por primera vez de material nano escalar e introduce el término de Nanotecnología, en la conferencia denominada “There’s plenty of room at the bottom” (“Hay mucho espacio ahí en el fondo”)  en la cual dijo que existía una gran cantidad de materiales  posibles de  fabricar en dimensiones moleculares.

1966- Se realiza la película "Viaje alucinante" que cuenta la travesía de unos científicos a través del cuerpo humano, estos  reducen su tamaño al de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo de un hombre para destrozar el tumor que le está matando. Por primera vez se contempla la posibilidad de utilizar dispositivos para tratar enfermedades  en el  interior del cuerpo humano. 

1981-Gerd Binning y Heinrich Roherer  desarrollaron el microscopio electrónico de túnel de barrido (STM), que hizo posible ver átomos individuales y moverlos.

1993-Químicos del Massachusetts Institute of Technology  contruyen Nano-partículas semiconductoras de  luz  que se pueden unir a moléculas en el cuerpo para ayudar a los médicos a ubicar enfermedades.

1996- Sir Harry Kroto gana el Premio Nobel por haber descubierto fullerenos (tercera forma estable del carbono).

1997- Se fabrica la guitarra más pequeña  del mundo, con un tamaño aproximadamente de una célula roja de sangre.

1998

-          Don Eigler   utilizó un microscopio electrónico,  para mover átomos de xenón y escribir las siglas IBM. Este fue uno de los primeros ordenamientos atómicos  que permitió demostrar la manipulación de material a nano escala.  

-          Se logra convertir a un nanotubo de carbón en un nanolapiz que se puede utilizar para escribir.

2001- James Gimzewski entra en el libro de récords Guinness por haber inventado la calculadora más pequeña del mundo.

Referencia: E.R (2008)

 

Richard Feynman Mostrando la calculadora que contruyó en 2001. C.(2010).Nanotecnologia.
Recuperado el 20/10/12 en:
http://liz-tecno-news.blogspot.com/2010/08/historia-de-la-nanotecnologia.html 

Nanotecnología en la Medicina Moderna

La nanotecnología molecular tendrá muchos impactos sobre el sector de la medicina. Esta se trata de una de los campos más prometedoras  dentro de  las áreas de la salud.

La Nanomedicina  se define entonces como rama de la nanotecnología que permitiría curar enfermedades en el cuerpo al nivel molecular.

Con estas tecnologías se logrará la adecuada:

                            -Monitorización

                            -Reparación de tejidos

                            -Control de  la evolución de las enfermedades  

                            -Defensa  del sistema biológico humano

                            -Diagnóstico, tratamiento y prevención de la salud

Evitando así métodos invasivos y fulminantes para el paciente.

Estas herramientas de  investigación serán menos costosas y más potentes. El  diagnóstico de patologías será más eficaz, lo que permitirá una capacidad de respuesta más rápida para tratar nuevas enfermedades.

 Entre los métodos de diagnóstico existen los modos:

-In vivo: en el cual  los dispositivos son desarrollados para penetrar en el cuerpo, para de esta forma identificar los agentes patógenos.

Por ejemplo, las nanopartículas semiconductoras metálicas  o conocidas también como “puntos cuánticos” son utilizadas como agentes de contraste que diagnostican la presencia de zonas dañadas, por medio de emisiones de luz en diferentes longitudes de onda.  

-In vitro: donde son aplicadas  diversas muestras de fluidos corporales, a partir de las cuales se realizan los diagnósticos.

Dispositivos como los biochips sustituyen los diagnósticos basados en exámenes de síntomas, estos elaboran vacunas  resistentes a cepas numerosas, contienen grandes cantidades de la información genética de una persona  identificando mutaciones en los genes.

El Chip consta de una lámina delgada en donde los agujeros se rellenan con el ADN y se marcan con reactivos fluorescentes si existe alguna anomalía en las secuencias de aminoácidos.

 Uno de los objetivos  es desarrollar técnicas que permutan detectar cualquier enfermedad a partir de una sola gota de sangre.

Otros dispositivos utilizados para el diagnostico son:

Nanotubos: capaces de detectar la presencia de genes alterados.

 Nanoporos: debido al agujero que  tienen, pueden leer la secuencia del ADN e identificar cambios genéticos.

CombidexTM: este es un agente molecular imagen que consiste en nanopartículas  de óxido de hierro. Utilizadas junto con la resonancia magnética para ayudar en la diferenciación de nódulos tumorales.

Hilos de silicio: estos  pueden ser configurados  como detectores ultrasensibles que se enciendan o apaguen en presencia de un virus. La extremada sensibilidad de estos hilos permite detectar infecciones virales en sus primeras fases.

Numerosos y  pequeños sensores, ordenadores y diversos aparatos implantables de bajo coste permitirán un control continuo sobre la salud de pacientes así como tratamientos automáticos. Serán posibles nuevostipos  de tratamientos.

Mientras los costos de la medicina bajan y el tratamiento de enfermedades es  más seguro,  sus beneficios serán experimentados por muchas más personas en todo el mundo, lográndose una atención masificada en tecnologías totalmente innovadoras.

Referencia: Javier C, Lucia G,  Silvia G. R. (2008).

A continuación podrás apreciar un video sobre los avances médicos en la Nanotecnología:  

 

Tratamientos Médicos con Nanotecnología

Hoy en día existen diferentes sistemas liberadores de fármacos que  han permitido tratar enfermedades, desarrollando principios de acción. Algunos dispositivos que cumplen con este fin son:

•     Nanoesferas, nanocápsulas y nanopartículas: Las cuales presentan diferentes propiedades y métodos de liberación de fármacos. 
• Nanopartículas inorgánicas: como la albúmina, la silicona. Estas protegen el organismo de la desnaturalización inducida por el pH estomacal y las temperaturas.
•  Dendrímeros: estos encapsulan agentes terapéuticos en sus cavidades internas, detectando  células específicas y liberando el fármaco. .
•    Nanovainas o nanoshells: estos son dispositivos que consisten en un núcleo de sílice rodeado de capas de un conductor metálico, como el oro. Según el tamaño de nanoshell, las partículas pueden ser diseñadas para absorber o dispersar la luz en gran parte de las regiones visibles e infrarrojas del espectro electromagnético. Estas partículas tienen aplicaciones biomédicas como la detección de inmunoglobulina en la sangre y la terapia térmica para eliminar células dañadas.  Referencia: Javier C, Lucia G,  Silvia G. R. (2008).

Podemos ver como actuan los Nanoshells para eliminar las celulas cancerigenas.

    
         

Esta es una imagen del National Institute of Cancer. Recuperado el 21 de octubre

de 2012. Disponible en: //www.understandingnano.com/nanoshells-cancer-therapy.html
 

Aqui podemos apreciar como con pequeños nanorobots se puede combatir el cancer
Referencia:R.C.( SanKim).Alejandra Díaz (2010).