Los avances mas importantes en nanotecnologia 2008
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- 4 Enero 2009
- Articulo Especial
A nanoescala, incluso los materiales más simples y más conocidos pueden presentar nuevas propiedades sorprendentes; propiedades como la resistencia, la adherencia y la absorción se pueden multiplicar simplemente encontrando la estructura adecuada a nanoescala y en el 2008, muchos ingenieros lo consiguieron.
Unos nanocables de óxido de manganeso entrelazados dieron forma a una especie de tejido de papel que engulle los vertidos de fuel sin absorber ni una gota de agua, mientras que un patrón de nanotextura diferente, que se puede aplicar a cualquier tejido, demostró servir para fabricar ropa impermeable, que emerge seca incluso después de pasar dos meses bajo el agua. Por otra parte, un material que imita las nanoestructuras que se encuentran en los pies de gecko es hasta 10 veces más adhesivo que el original.
Las novedades en nanotecnología también se han aprovechado en la búsqueda de alternativas a las fuentes de energía existentes. Una novedosa mezcla de hidruro de litio y nanotubos de carbono rellenos de oro demostró ser capaz de convertir la radiación directamente en electricidad y podría servir para impulsar las naves espaciales en misiones largas.
Los nanotubos de carbono también formaron parte de un plan para crear un nuevo tipo de fotosíntesis artificial. Los tubos actúan como almacenamiento temporal para los electrones obtenidos de la luz antes de utilizarlos en reacciones químicas que eliminan el CO2 de la atmósfera. Incluso se podría llegar a transformar el gas invernadero en combustible.
La carrera para desarrollar una batería que desbloquee el potencial de los coches eléctricos también depende de los avances a nanoescala, que incluyen mayor potencia química en un volumen más pequeño.
Los diseñadores de procesadores llevan años aventurándose en la nanoescala y en los últimos chips se han alcanzado los 45 nanómetros, pero puesto que no va a ser posible encoger mucho más el silicio, los nanocomponentes podrían ofrecer mejor rendimiento a escalas similares. Un material denominado grafeno (una lámina de carbono de tan solo un átomo de grosor) es uno de los principales competidores, ya que este año ha demostrado ser capaz de pulverizar el récord de conductividad de un material a temperatura ambiente, algo que establece el límite de velocidad en computación.
Aprovechar una de las nanoestructuras de la naturaleza (las fibras de ADN de apenas 2nm) para crear un tipo de cable diminuto de fibra óptica podría proporcionar un modo de conectar los componentes de los futuros ordenadores y enviar los datos con luz en lugar de electricidad.
Pero al igual que cuando se descubre cualquier material nuevo y exótico, la seguridad de los nanomateriales también debe ser evaluada. Todavía se desconoce hasta qué punto hemos empezado ya a liberar nanopartículas en el medioambiente, pero no hay duda de que el proceso ya está en marcha. Se ha descubierto que las nanopartículas de plata añadidas comúnmente a los calcetines para eliminar las bacterias pasan fácilmente a las aguas residuales durante su lavado. Y es probable que se produzcan más descubrimientos como este. Algunos productos del día a día como los limpiadores y las cremas solares ya contienen nanopartículas y las estructuras a nanoescala se utilizan cada vez más en la industria.
Mientras tanto, las investigaciones en laboratorio de los efectos de las nanopartículas sobre la salud han dado resultados preocupantes. Un estudio observó que los ratones que inhalaban nanotubos sufrían los efectos similares a los del asbesto; otro mostró que las lombrices que ingerían nanotubos presentaban una tasa de reproducción inferior.
Sin embargo, se han realizado muy pocos estudios como estos, lo que ha llevado a la Royal Commission on Environmental Pollution del Reino Unido a destacar la necesidad “urgente” de evaluar los efectos sobre la salud y el medioambiente de los objetos a nanoescala.
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- 2 Jul 2008
Nanobateria ultraligera y delgada
Científicos del Instituto Politécnico Rensselaer en Nueva York han desarrollado un dispositivo para almacenar energía que fácilmente podría confundirse con una simple hoja de papel negro.
La nanobatería es ultraligera, delgada, completamente flexible y podrá adecuarse al diseño más complejo, a los equipos médicos y hasta a los vehículos de transporte, señalaron los científicos en un informe publicado en la revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’. Además, podrá funcionar a temperaturas de hasta 150 grados centígrados o 73 bajo cero.
Y su parecido a una hoja de papel no es accidente. Más del 90% es celulosa a la cual se han agregado nanotubos de carbono que actúan como electrodos, que permiten la conducción eléctrica y que son los que le dan el color negro.
La batería se puede enrollar, doblar o cortar en diferentes formas sin que pierda su capacidad generadora. También se puede montar una sobre otra, como una pila de papeles, para aumentar su generación energética.
“Esencialmente, es una hoja de papel normal, pero fabricada con mucha inteligencia”, señaló Robert Linhardt, profesor de biocatálisis e Ingeniería Metabólica del Instituto y uno de los autores del estudio.
“Los componentes están unidos molecularmente; el nanotubo de carbono está impreso en el papel y el electrolito embebido en él. El resultado final es un dispositivo que se ve, se siente y pesa como el papel”.
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- 1 Jul 2008
Nanotecnologia contra el cancer
Por Ester Riu, de El País.— Tyler Jacks, director del nuevo centro de investigación del cáncer en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), quiere aprovechar el conocimiento de la ingeniería sobre sistemas complejos para promover nuevos enfoques en el abordaje del cáncer.
En la práctica esto se traduce en la creación de nuevas técnicas de diagnóstico precoz, nuevas herramientas para seguir en tiempo real el avance o remisión de la enfermedad y nuevos materiales para liberar fármacos de forma más precisa y eficaz. “Es la nueva generación de investigación del cáncer”, afirma Jacks.
Aunque ya hay equipos interdisciplinarios de biólogos e ingenieros en la Universidad de Cambridge, Estados Unidos, el MIT ha querido formalizar y potenciar esta colaboración con la creación de un nuevo instituto para aprovechar estas sinergias y abordar la enfermedad desde una nueva perspectiva. Según Jacks, entender el cáncer supone un gran desafío y la solución no puede venir de una sola disciplina.
En diagnóstico, seguimiento de la enfermedad y métodos para administrar fármacos anticancerosos de forma más directa, todas las miradas están puestas en la ciencia de lo diminuto, la nanotecnología. Sageeta Bhatia, profesora de ingeniería eléctrica e informática de la División de Ciencias de la Salud y Tecnología de dicha universidad, ha creado unas nanopartículas multifuncionales que son capaces de proporcionar quimioterapia sólo a las células cancerosas. Después, mediante resonancia magnética se puede observar si ha tenido efecto, y si el tumor crece o va disminuyendo, explica Sageeta, que además de médica es doctora en ingeniería, y personifica la unión entre las ciencias de la vida y la ingeniería que quiere cultivar la universidad.
La doctora Bhatia está estudiando con el laureado biólogo Phillip Sharp cómo se pueden utilizar estas nanopartículas para proporcionar terapias de interferencia del ARN (ácido ribonucleico), que impiden la expresión de algún gen en particular. Estas terapias son muy prometedoras pero todavía no se ha descubierto cómo administrarlas eficazmente. “El cáncer es una enfermedad de los genes”, afirma Sageeta, que recibió el Nobel de Medicina en 1993 por sus descubrimientos sobre la estructura discontinua de los genes.
Según la experta, poder proporcionar ARN directamente a las células cancerosas es todo un reto y la nanotecnología podría ayudar creando nanopartículas que en lugar de un fármaco contendrían directamente ácido ribonucleico.
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- 1 Jul 2008
Nanotecnologia y Futuro
Su impacto en la vida moderna aún parece una historia de ciencia ficción. Fármacos que trabajan a nivel atómico, microchips capaces de realizar complejos análisis genéticos, generación de fuentes de energía inagotables, construcción de edificios con microrrobots, combates de plagas y contaminación a escala molecular, son sólo algunos de los campos de investigación que se desarrollan con el uso de la nanotecnología, conocimiento que permite manipular la materia a escala nanométrica, es decir, átomo por átomo.
Considerado por la comunidad científica internacional como uno de los más “innovadores y ambiciosos” proyectos de la ciencia moderna, la nanotecnología tiene su antecedente más remoto en un discurso pronunciado en diciembre de 1959 por el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nobel, quien estableció las bases de un nuevo campo científico.
Vinculado a la investigación científica desarrollada por las principales instituciones públicas de educación superior, la nanotecnología fomenta un modelo de colaboración interdisciplinario en campos como la llamada nanomedicina -aplicación de técnicas que permitan el diseño de fármacos a nivel molecular-, la nanobiología y el desarrollo de microconductores.
Hoy existen más de 3 mil productos generados con nanotecnología, la mayoría para usos industriales, aunque las investigaciones más avanzadas se registran en el campo de la medicina y la biología.
La nanotecnología, es un campo científico que requiere de una colaboración multidisciplinaria muy estrecha que impida que los países menos desarrollados sigan rezagados ante los niveles alcanzados en Estados Unidos, Inglaterra y Japón, donde existe una opinión generalizada de que el futuro de la ciencia y el bienestar que pueda alcanzar la humanidad en un futuro está estrechamente vinculado con nuevas técnicas a nivel molecular.
Hoy día, este campo científico está orientado a la ciencia molecular que hace posible diseñar microchips electrónicos capaces de identificar en sólo ocho minutos, al colocar una gota de sangre, las enfermedades que padeció la familia del paciente y a cuáles puede ser propenso, así como el diseño de modernos fármacos capaces de atacar el cáncer a nivel atómico sin causar daño a las células sanas.
Realidad o ciencia ficción
Sin embargo, a pesar de que se avanza continuamente en el diseño de nuevos medicamentos y técnicas con capacidad de manipular la materia átomo por átomo, no existen fechas precisas para que todos estos adelantos sean una realidad en la vida cotidiana de millones de personas, pues la ciencia, al igual que el arte, también tiene a la imaginación y la creatividad como motores.
Actualmente, muchos productos generados por la nanotecnología han sido aplicados a la vida cotidiana de millones de personas, como el uso de materiales más livianos y resistentes, catalizadores con nanopartículas de platino en los vehículos para hacer más eficiente el consumo de combustible, hasta tecnología de punta en el desarrollo de proyectos espaciales.
La nanotecnología y el conocimiento de los procesos biológicos, químicos y físicos a nivel molecular, se convertirán en una de las revoluciones científicas más importantes para la humanidad, la cual debe ser difundida e incorporada en la sociedad con una amplia participación y apoyo por parte del Estado y la iniciativa privada.
El principal reto será incorporar la nanotecnología como un nuevo campo multidisciplinario vinculado estrechamente a la sociedad, tanto por sus aplicaciones como por su potencialidad para resolver los problemas más urgentes, como el acceso a recursos energéticos, agua o alimentos.
