- Resumen
- Introducción
- Principios de funcionamiento del Nanorobot
- NanoToxicología
- Conclusiones
- Referencias
RESUMEN
Este instrumento de estudio y análisis, ha sido elaborado partiendo de una amplia recopilación de diversos estudios, artículos, libros, revistas y publicaciones sobre la nueva tecno- logía que esta apareciendo y ganando auge en el mundo, como es la nanotecnología y a la vez su derivado la NanoRobótica; que permitirá a quienes lo lean entender de una manera breve pero objetiva y concisa las metas principales que tiene esta nueva ciencia, acompañado de las diversas formas de funcionamiento y aplicaciones que ya existen y de las que se preveen que exista, cabe recalcar que la NanoRobótica no solo requiere principios de electrónica sino que además va de la mano con la física cuántica, la biotecnología y la química, etc.[4].
INTRODUCCIÓN
Es indiscutible que finales del siglo anterior y el nuevo mileno nos ha traído constantes cambios y una marcada evolución sobre todo en el campo de la ciencia y la tecnología, así el inicio de la década de los 60 aproximadamente[16], se ha convertido en lo que podríamos llamar la partida de nacimiento de la nanotecnología, ciencia que que sin restar méritos e importancia a otras de trascendencia, que son el eje motor del andamiaje mundial, se podría decir con gran certeza que esta constituye el inicio del rompimiento del paradigma mundial que constituye la investigación para la solución de gravisimos problemas de salud[1], que durante décadas han constituido en cierta forma un limitante para la evolución de la humanidad.
Quizá Hollywood, ya se nos adelanto a los cambios que el mundo comenzara a vivir en las próximas décadas, quiza nues- tros padres o nosotros mismos, solamente entendíamos que la nanotecnología era solo cine, es decir ciencia ficción, pero no, la realidad contemporánea nos da quizá la oportunidad que no tengamos que esperar tanto para sentir la vibrante, "pequeña" y asombrosa ciencia de la nanotecnología.
Nanotecnología:
La nanotecnología comienza "imaginariamente"; como toda ciencia, como un planteamiento, como un sueño, como una quimera, en el año de 1959, cuando el brillante físico teórico Richard Feynman, visionó impredeciblemente en una conferencia llamada "There"s plenty of room at the bottom", que un día seria posible construir máquinas a escala nanométrica(1E-9metros)[6], que estarían formadas de sólo unos pocos miles de átomos y que realizarían funciones fantásticas,de ahí hasta la fecha ha existido una serie de descubrimientos en esta rama, una de ellas y muy importante son los nanotubos de carbones[16].
Figura 1. Ejemplos de elementos naturales y electrónicos en escala nanométrica
http//www.masciencia.info/investigacion/774-el-pequeno-mundo-de- losnanomateriales-del-futuro/)
La Nanorobótica en la Medicina: Probablemente, este sería el mayor campo de aplicación de esta tecnología, por lo que, el tema central, de este articulo, sera dedicado preci- samente a ello; pues lo relevante de esta ciencia, radica para ser aplicada al campo de la medicina, en que debido a su tamaño pueden ser muy útiles para ingresar en los cuerpos de los seres vivos y realizar múltiples funciones, como por ejemplo combatir células cancerosas o sustituyendo neuronas afectadas[6].
Figura 2. Simulacro nanorobot destruyendo células cancerígenas http://www.omninano.org/nano/our-future-and-nanotech
Nanorobots: Como su palabra lo dice son robots que tienen tamaños a escala nanométrica pero funciones [6], que se piensa crear con partículas nanométricas y de un material, proveniente de la mezcla de oxígeno y silicio, lo que son excelente conductores de la electricidad, y muy conocidos y abundantes en la tierra[17].
Figura 3. Ejemplos de nanobots médicos
http//www.pond5.com/stock-footage/11628019/medical-nanobots-marching- line.html
Principios de funcionamiento del Nanorobot
Navegación del Nanorobot:
En lo que se refiere a como sería la navegación del nanorobot dentro del cuerpo humano, se plantean algunas estrategias, entre ellas sería la navegación posicional, en el que el dispositivo mencionado conoce su posición exacta dentro del cuerpo humano, mediante la triangulación de señales a traves de balizas[5], que son objetos señaladores de posición que pueden ser luz, ondas a frecuencia determinada, sensores de referencia,etc[11]; donde la estimación mediante balizas depende directamente de la triangulación ya que esta determinado por este principio; método que inclusive es usado para la ubicación de satélites y sistemas GPS[7].
Figura 4. Ejemplo de Triangulación http://www.teleobjetivo.org/blog/un-gps-interplanetario.html
La otra estrategia que se plantea es la navegación funcional, donde nanodispositivos tratan de detectar variaciones sutiles en su entorno, mediante la comparación de diversas lecturas que se obtengan de los sensores a partir de los elementos con el perfil de teijdo o célula diana y congregarse donde existe este conjunto de condiciones previas, precisamente definidos, que pueden ser térmico,acústico,mecánico o incluso genético.[5], Cabe recalcar que la célula diana o blanco es aquella célula que contiene hormonas, donde estas producen un efecto sobre la dicha célula y se ocasiona una interacción hormona-células blanco, conocido como comunicación endocrina[8][9].
La estrategia mencionada, sería muy útil ya que puede ser super flexible porque los objetivos se pueden especificar sin que el médico tenga que conocer su ubicación física exacta en el cuerpo[5].
Energía del nanorobot: Como se sabe todo sistema electrónico requiere de una fuente de energía para su funcionamiento, así que este fue el primer inconveniente de estos robots nanométricos, es por ello, que luego de varias investigaciones a algunos investigadores y científicos se les ocurrió la brillante idea de utilizar el ATP(Adenosín Trifosfato), de nuestro cuerpo, que es la fuente de energía de las células de nuestro organismo, dicha molécula proporciona energía cuando se hidroliza a ADP(Adenosín Difosfato) liberando así energía que es de aproximadamente 7500 calorías por mol[2].
Figura 5. Molécula ATP e Hidrólisis ATP
http://www.odonatacion.com/atp/,http://princiosdelabioquimica.blogspot.com
Los nanodispositivos deberán poseer elementos almacenamiento de energía ya que serán necesarios para mantener el poder temporal del nanorobot durante fallas del subsistema, dicha energía puede ser utilizada además para alimentar otros nanodispositivos médicos de corta vida en misiones de pequeña duración[10].
Sensores
Como se sabe los sensores serán fundamentales en los dispositivos que se han venido hablando ya que es necesario que los nanodispositivos médicos supervisen tres niveles diferentes de funcionamiento, como el estado interno del nanorobot, los estados somáticos locales y globales, que representa al conjunto total de las células o partes que forman parte del cuerpo[15],y los estados extra somáticos(datos sensoriales fuera del cuerpo humano)[12].
Figura 6. Nanosenosores detectores de cáncer en la sangre http://galenored.net
NanoToxicología
Este tema es muy importante ya que es necesario tomar en cuenta que como las partículas nanométricas tendrán contacto con las células de los seres vivos, es por eso que este punto debe ser tomado muy en cuenta a la hora del diseño de nanodispositivos, en estudios que se han hecho con primates
no provocó ninguna reacción en el cuerpo humano de los animales sin embargo la dosis inicial de cadmio se mantuvo en el hígado, bazo y riñones después de 90 días[13].Por lo tanto en base a las muchas investigaciones que se han realizado de nanotoxicología ha demostrado que las interacciones entre los nanomateriales y células son muy complejos[14].
CONCLUSIONES
Se pudo llegar a la principal conclusión de que la nano- tecnología, es una ciencia prometedora y que tendrá mucho futuro, ya que toda ciencia que sea para el beneficio de la vida y calidad humana, son las primordiales dentro de todas las ciencias.
La NanoRobótica será de mucha ayuda para la detección y curación de enfermedades que por el momento parecen incu- rables e imposibles de tratar por la complejidad que conlleva tratar con enfermedades que tienen su raiz es células, que son extremadamente pequeñas para muchos de los instrumentos hoy en día.
La nanotoxicología constituye un punto muy importante para el desarrollo de nanodispositivos involucrados en la medicina, ya que los materiales con los que son hechos los dispositivos no deben provocar reacción alguna en el organismo de los seres vivos.
REFERENCIAS
[1] Tibbals Harry F.Medical Nanotechnology.
[2] Gaona Figueroa Leticia ,Biología Celular y Molecular,(2003).
[3] http//www.nanotech-now.com/Mavroidis-interview-12152002.htm. [4] http//www.revista.unam.mx/vol.14/num4/art35/.
[5] Freitas Robert A Jr., Nanomedicine, Volume I: Basic Capabilities, Landes Bioscience, Georgetown, TX, 1999.
[6] Webster T J,Nanomedicine Technologies and Applications.
[7] Rodriguez Francisco,Berenguel Manuel, Control y Robótica en Agricul- tura.
[8] Harper, Bioquímica Ilustrada,28-Edición pag. 425-426.
[9] Alcaraz Rome Victor Manuel,Texto de neurociencias cognitivas.
[10] Freitas Robert A. Jr., Nanomedicine, Volume I: Basic Capabilities,6.2
Energy Storage.
[11] Ollero Baturone Anibal,Robótica: Manipuladores y robots móviles.
[12] Freitas Robert A. Jr., Nanomedicine, Volume I: Basic Capabilities,4.1
Technology Nanosensor.
[13] http://www.nature.com/nnano/journal/v7/n7/full/nnano.2012.74.html.
[14] http://www.nature.com/nnano/focus/nanotoxicology/index.html#medical_toxicology. [15] Campbell Neil A. Reece Jane, Biología, Séptima Edición.
[16] http://nanotechnologyresearchfoundation.org/history-and-future/. [17] http://www.etitudela.com/Electrotecnia/electronica/index.html
Autor:
Michael André Rodas Andrade
Electrónica Analógica II
Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca