Nanotecnología en salud (página 2)

OBJETO

Presentar una visión panorámica del tema nanotecnología y salud bajo la concepción de promoción y prevención sobre los determinantes ambiental, cultural y político-económico y sus impactos favorables o desfavorables sobre el proceso salud-enfermedad. También se tiene como objeto despertar interés en este tema, dejar interrogantes, sugerencias y motivaciones para que se desarrollen investigaciones y propuestas de políticas públicas que conduzcan a reflexionar sobre la necesidad de impulsar el principio de precaución en la aplicación inminente de la nanobiotecnologia.

ENFOQUE METODOLÓGICO

El enfoque metodológico utilizado se enmarca en la investigación de tipo monográfico. Los insumos se obtuvieron por medio de la búsqueda, compilación, análisis y depuración bibliográfica de artículos, ensayos e informes en soporte electrónico y físico, generados a partir de la discusión actual de la nanotecnología y su relación con la salud y la vida humana.

Con esa búsqueda, sistematización, análisis y depuración se logro desarrollar un contenido coherente con una monografía de compilación.

El texto adquiere el carácter informativo-referencial porque presenta dos características esenciales:

1) Su objeto es concreto y limitado, ya que comprende la síntesis del relevamiento bibliográfico e intenta dar una visión panorámica acerca de la nanotecnología en salud con el enfoque de promoción y prevención.

2) Tal objeto es descrito en forma exhaustiva, con una sólida organización, una adecuada selección bibliográfica y el montaje de un aparato crítico que otorga las necesarias referencias para que el lector adopte una posición critica y genere una opinión frente a las tecnologías nanoescalares.

La metodología de compilación se desarrollo teniendo en cuenta las siguientes pautas:

• Fuente de ideas susceptibles de investigación. De acuerdo al inmenso campo que abarca la nanotecnología, se establecieron objetos de estudio susceptibles en la medida que tuvieran relación con el objeto de nuestra formación profesional, la salud del ser humano.
• Información sobre aspectos concretos del diseño metodológico de la monografía, procedimientos de recolección y criterios de selección de insumos de insumos, métodos y pautas de análisis, estrategias y niveles para la formulación del aparato crítico.
• Valoración de los conocimientos actuales sobre la nanotecnología y en particular la relación de esta con la salud y la vida humana, determinando así la pertinencia y viabilidad de la elaboración de esta monografía.
• Construcción del marco conceptual de la monografía. Como punto de partida para el reconocimiento del estado del arte y la delimitación del objetivo específico de esta monografía.
• Construcción del aparato crítico y de relación, objeto de la monografía. Se desarrollo un análisis de aproximación exponiendo el estado en que se encuentra la polémica en la relación de la nanotecnología con la salud y la vida humana a través de nuestra propia percepción de los distintos puntos de vista.
• Comparación con estudios similares. Esta comparación se realizo a partir de la búsqueda de artículos, informes, monografías, libros o ensayos en medio físico y magnético, que abordaran la nanotecnología y su relación con la salud; de cada uno de ellos se analizo el enfoque bajo el cual se desarrollo, la profundidad teórica y su relación con los determinantes que condicionan la salud y la vida humana, con el único fin de valorar la contribución a la valoración de la validez extrema.

INTRODUCCIÓN A LA HISTORIA DE LA NANOTECNOLOGÍA.

"…El gran auge de las nanotecnologías aplicadas en el campo de la salud humana a lo largo de la historia ha hecho […] re-surgir en el imaginario colectivo, el sueño del dominio técnico sobre la vida y la muerte…".

BARONA VILAR, José Luis. Salud, tecnología y saber médico. Editorial Centro de Estudios Ramón Areces. Madrid, España. 2004.

Las revoluciones tecnológicas han estado presentes a lo largo de nuestra historia, inmersas en los modelos de desarrollo recurrentes de nuestras sociedades, e íntimamente ligadas al descubrimiento de nuevos materiales para la fabricación de nuevos objetos. Esta propensión humana al avance, en y por determinación a las cosas y a los objetos, ha marcado nuestra historia, y nuestro propio desarrollo cultural, económico, social y tecnológico de acuerdo a los materiales descubiertos en cada época, es así como se aplica lo afirmado por Villaveces:

Los grandes momentos de la organización humana, [hace más de 5000 y 3000 años], han sido caracterizados por los historiadores con base en los nuevos materiales utilizados en cada momento: la edad del cobre, la edad del bronce, la edad del hierro…El resto de la historia ha sido una búsqueda constante de nuevos materiales.

Esta premisa aplicable a la mayoría de los materiales tangibles, perceptibles, comunes e inertes a los cuales el hombre ha tenido un relativo fácil alcance para su manipulación y explotación a lo largo del desarrollo de la historia en su entorno particular, tiene un limite taxativo al introducirnos en el mundo <<nano>>, es claro que aunque los nanomateriales proceden como materiales de fabricación, estos no comparten las características de los materiales comunes en el entorno del hombre, ya que no son perceptibles por sus sistemas corporales (a menos que este utilice instrumentos especializados que permitan su percepción), y además cada nanomaterial en si mismo, es un material "inteligente" que posee propiedades químicas, biológicas y físicas extraordinariamente diversas e incomparables a las características químicas, biológicas y físicas de los materiales "comunes" en el entorno del hombre.

En esencia cada nanomaterial trasciende a la condición particular de "inercia" de los materiales de fabricación existentes, para constituirse en un material dinámico y especial en cuanto a sus características propias y a la incertidumbre que generan sus posibles aplicaciones y las ventajas y amenazas que derivan de estas. Cada nanomaterial obtenido por el hombre, a partir de su propio "ingenio" en el presente y en un futuro, implica la manipulación de los elementos esenciales de la vida misma a una escala inimaginable para algunos y particular a otros hoy en día. La nuestra es una época donde se han abierto de par en par las puertas del desarrollo a la luz de la manipulación molecular, "donde la diferenciación habitual entre natural y artificial no es firme, diseñamos nuevas formas de vida de modo rutinario, y estamos alterando los fundamentos de las propiedades de la materia y nuestra relación con ella" (Yeadon, 2006).

De hecho esta cuestión nos aparta un poco de la descripción histórica y nos introduce en un análisis propio a las condiciones particulares de desarrollo, investigación y aplicación de la nanotecnología, tema que más adelante será punto central de nuestro razonamiento.

Reanudando la introducción descriptiva de la evolución histórica particular de lo <<nano>>; en términos exiguos esta no dista de la esencia misma de las tendencias, métodos y formas del hombre de obtener provecho de los materiales comunes en su entorno, pero si establece en el tiempo una particularidad al mundo <<nano>> y a su coexistencia a lo largo de más de 380 mil millones de años en nuestro entorno particular, y que de acuerdo a los grandes momentos de la organización humana ya caracterizados por los historiadores con base en los nuevos materiales utilizados en cada momento, hoy declararíamos la revolución manifiesta del extenso amanecer de la <<era nano>> y el progreso particular de la nanociencia.

Los albores propios de la nanociencia, apuntan a un momento puntualmente incierto en el desarrollo histórico del ser humano; momento en particular que se caracterizó por la adopción de un nivel insondable de conciencia y comprensión del ser humano frente a su propio entorno, en donde este reflexionó, reconoció y percibió que cada fracción de materia de cada objeto que le rodeaba, era un agregado de los denominados transitoriamente, elementos esenciales. El interés por el estudio de la materia a escalas esenciales más allá de lo que permite percibir la visión humana, aunque incierto puntualmente, con certeza muy antiguo; la historia registra avances de esta noción desde el Siglo IV. A.C., con la corriente atomista, encarnada por los filósofos presocráticos, desde Parmenides y Meliso, pasando por Empédocles y Anaxágoras llegando hasta la cúspide teórica de aquella época con los aportes de Leupocipo y Demócrito de Abdera, prominentes atomistas, cuya interpretación de la realidad, esbozo la posición y planteamientos más representativos de la época antigua frente a la composición de toda la materia inmersa en la propia realidad, precisando en su composición a diminutos, indivisibles, imperceptibles e imperecederos corpúsculos que se encuentran en constante movimiento en el vacío y que se diferencian entre sí, por su forma, orden y posición, y que a su vez el orden, la forma y la posición de estos corpúsculos, determinan las propiedades físicas y químicas de los objetos que conforman y las diferencias cualitativas elementales entre ellos (Sánchez, 2003).

Bajo la concepción atomista, se conciben los objetos como una gran colección de átomos conglomerados, esta concepción precisa las cualidades sensoriales atribuibles por el ser humano a los objetos (calor, frío, gusto y olor), a la interpretación de las diferencias cuantitativas y cualitativas derivadas de los conglomerados atómicos, es así como se presenta el amplio planteamiento medular del materialismo determinista, atribuido en parte a los atomistas. Este planteamiento ratifica la concepción atomista y explica todos los aspectos de la existencia, determinados de forma rígida por leyes físicas, en términos de número, forma y tamaño de los átomos; este esbozo desarrollado en gran parte por Demócrito, a partir de la construcción de sus predecesores atomistas (Capelletti, 1979).

Esta gran aproximación empírica, hecha desde el Siglo I.V., A.C., por los filósofos atomistas encauzo el interés de la ciencia "moderna", hacia lo que hoy nos atreveríamos afirmar se instaura como la viga de la nanociencia, la teoría cuántica. Aunque el aporte de tales aproximaciones teóricas a la trayectoria misma de la ciencia "moderna" y a la acumulación propia de conocimiento, no es de ningún modo ignoto dentro de las ramas de la misma, si se delimita claramente su mérito al aporte científico, objetivo y formal, en términos de ciencia experimental "probatoria", reduciendo el aporte de los antiguos pensadores, a elementales construcciones empíricas estructuradas a partir de especulaciones de la propia realidad, sin prueba alguna en la practica científica experimental formal "probatoria", es así como Giraldo Gallo dogmatiza tales contribuciones como:

..Ingeniosas opiniones útiles…para fomentar un saludable y vigoroso debate especulativo, por fuera de la ciencia experimental…la razón es muy sencilla, no había forma de experimentar en esa escala… es natural que las antiguas civilizaciones se hubieran desarrollado prácticas empíricas alrededor de múltiples sustancias que condujeron a la acumulación gradual de conocimiento, en ocasiones cercanos a la superstición y a la hechicería.

Es preciso resaltar el hecho obvio a esta altura para el lector, de que la mayoría de los avances teóricos y tecnológicos en la historia del hombre se han desarrollado indiscutiblemente, a partir de las expresiones más comunes de la practica empírica: el ensayo y el error; en este campo la nanociencia no es la excepción, ni la novedad como lo demuestran las prácticas empíricas que a través de la historia antigua han establecido un esbozo estructural teórico para el desarrollo de posteriores técnicas de ensayo y error en el mundo que existe a escala subatómica, atómica y molecular. En este esbozo empírico estructural teórico a las practicas que han encauzado a la ciencia "moderna" y que han sido documentadas a la postre, como "ingeniosas opiniones…cercanas a la superstición y a la hechizaría" reiterando lo afirmado por Giraldo Gallo, se destacan avances formales a través de la consumación de los siglos, en el proceso de la nanofabricación, substancialmente en la transición de la época medieval entre el Siglo V y XIV D.C., se destacan los procesos de alfarería y manufactura antigua de vitrales empotrados en las iglesias de la época, y cuyo proceso de elaboración involucraba en si, la esencia de la nanofabricación a partir de la manipulación indirecta de las propiedades nanoescalares de los materiales de fabricación, que a su vez alteraban las propiedades macroescalares de los compuestos para el proceso de elaboración final. En específico en los procesos de fabricación se agregaban al vidrio, pequeñas impurezas de óxidos metálicos que afectaban el resultado final, optimizando las propiedades y cualidades físicas y químicas intrínsecas de cada material, en particular en el caso de los vitrales modificando su resistencia, apariencia y color que asumían las piezas de vidrio. Citando otro ejemplo de los procesos histórico-empíricos de fabricación que implicaban en si la manipulación nanoescalar de la materia; en el Museo Británico de Londres se guarda una artesanía llamada "La copa de Licurgo" (Siglo IV D.C) camafeo elaborado bajo la técnica denominada cal-soda que contiene nanoparticulas de plata y oro, y que cambia su color de un tono verde azulado a un tono rojo profundo al exponerla a la luz (Véase Imagen N° x). (González, 2007) .

Figura N° 1. Copa de Licurgo. Compuesto de vidrio con Nanopartículas metálicas vista con a) luz transmitida y b) luz reflejada.

Fuente: GUTIÉRREZ WING, Claudia. Las Nanopartículas pequeñas estructuras con gran potencial. ¿Por qué el interés en estos materiales? ¿Qué aplicaciones tienen? El ININ Hoy. Disponible en la Internet: http://omega2.inin.mx/publicaciones/documentospdf/39%20NANOPARTICULAS.pdf

A través de la historia se desarrollaron muchas otras técnicas de ensayo y error documentadas a la postre, y como un ejemplo reconocidas en la historia bajo el nombre de alquimia, o como cualquier otra corriente con ideas o procedimientos ingeniosos de fabricación.

Aunque este hecho constituye un acercamiento práctico en el proceso de la nanofabricación este carece aun de sustento teórico-científico objetivo apegado al riguroso método científico particular al conocimiento estandarizado, sistemático y organizado de la "ciencia moderna". No obstante, la alquimia y los procesos empíricos de fabricación, fueron unos de los principales precursores de las ciencias modernas, y muchas de las sustancias de la antigua alquimia y muchos antiguos procesos de fabricación siguen "siendo pilares fundamentales de las modernas industrias química y metalúrgica".

Abandonando desviaciones nimias e introduciéndonos en un colosal salto en el tiempo a los albores remanentes de la nanociencia, sobresale la obra de él reconocido, Albert Einstein (1905) quien empleó el concepto de quantum (cuantos) de energía, introducido por Max Planck (1900), para construir la primera obra de aplicación de las ideas cuánticas y granulares a los fenómenos de radiación electromagnética y a los sistemas materiales, con su respectiva validación teórico-experimental. Einstein, en su obra considero a los cuantos de luz y granos de materia, como una imagen incompleta y fragmentada de una gran realidad de núcleos y de átomos (que incluyen partículas más pequeñas como los quarks y los leptones) que de acuerdo al orden, a la forma y a la posición proceden como los componentes esenciales de toda la materia normal y "estable" de el universo (Restrepo, 2000); esta ideología cardinal y primaria de su obra, desencadenó una serie de movimientos científicos, que lograron persuadir a prominentes científicos y a jóvenes físicos a desarrollar posteriormente sus contribuciones originales, ajustados a la bondad esencial del estudio de las ideas cuánticas para explicar los fenómenos que ocurren en el dominio de los átomos, de sus núcleos y de las partículas elementales. De las aplicaciones teóricas originales del estudio del efecto fotoeléctrico, Einstein inició el estudio del comportamiento de los electrones en el interior del átomo y la posibilidad de estimularlos para que emitiesen luz de una determinada longitud de onda (1916). A partir de las ideas de Einstein en 1958, Townes y Arthur Scholow idearon el primer Láser (de su acrónimo en idioma ingles Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Dos años después Theodore Maiman (1960) creo el primer laser con aplicaciones médicas que de inmediato despertó grandes expectativas, particularmente por sus posibles aplicaciones a la microcirugía oftálmica. Cabe resaltar el hecho de que este grandioso avance es resultado indirecto de procedimientos técnicos de estudio derivados a la introducción del mundo <<nano>>, y solo nos muestra un pequeño esbozo del gran potencial oculto de las inconmensurables aplicaciones derivadas de las nanotecnologías.

Einstein llegó a suponer los posibles alcances a que dieron lugar sus aportes, pero en absoluto imaginó que con su obra abriría las puertas a otro universo mucho más "grande", en proporción a los alcances supuestos por el mismo; este universo, predicho varias décadas después por el físico estadounidense Richard Phillips Feynman (1959), quien en una conferencia en la American Physical Society: "Hay mucho lugar en el fondo" auguraba una gran cantidad de nuevos descubrimientos basados en su convencimiento de la manipulación, control y fabricación de nuevos materiales en dimensiones concebibles más allá de la escala atómica (a lo que Drexler llamaría más adelante, Rearranging the atoms), "no me hablen de microdiapositivas, ni de filminas quiero saber de mover átomos y formar configuraciones distintas con ellos, escribir y crear con átomos". Feynman planteo en su conferencia no solo la posibilidad de almacenar grandes cantidades de información en espacios tan reducidos como la cabeza de un alfiler, sino que también se anticipo en su ideal a la gran eventualidad de crear sistemas biológicos inteligentes a través de la manipulación y control de los materiales a escalas atómicas, imitando el comportamiento de la naturaleza, enfocado más hacia el logro una substitución técnica de los procesos naturales ostentando al ser perfecto; sólo existía un inconveniente para la época en que Feynman especuló sobre este nuevo universo de posibilidades; no se tenía la idea ni los elementos para concebirlo aún. Feynman en un ambiente propio a la obra Cryptonomicón vaticino, imaginó y efectuó consideraciones sobre la "nanotecnología", 15 años antes de que la propia palabra existiera, sobre analogías directas hacia lo que el suponía como la microtecnología; fue hasta el año de 1974, cuando Norio Taniguchi, introdujera esta palabra al medio científico, con su ponencia en la International Conference of Production and Engineering, donde Taniguchi presentó la nanotecnología como "…aquella necesaria para poder fabricar objetos o dispositivos con una precisión del orden de 1 nanómetro, es decir 10 –9 metros en longitud".

Hubo que esperar varios años más para que el progreso en el desarrollo de técnicas experimentales rindiera sus frutos, y fue hasta la década de los años 80’s, el 10 de agosto de 1982 con la aparición de la Microscopía por Túnel de Barrido (Scanning Tunneling Microscope, STM, 1981, patente estadounidense Nº 4 343 993 asignada a IBM Enterprise) introducida por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, que se hiciera posible observar, "tomar y mover" átomos individuales para construir nuevos objetos a escala molecular, abriendo de este modo el campo para el descubrimiento y desarrollo de nuevas técnicas experimentales para la manipulación de la materia a escala atómica, la caracterización de dominios magnéticos a nivel atómico y la particular nanolitografía. Posteriormente un paso importante en el desarrollo de nuevas técnicas experimentales en la nanomanipulación y nanofabricación de nuevos materiales, fue dado por los científicos Robert F. Curl Jr., Harold W. Kroto y Richard E. Smalley (1985), quienes establecieron un hito en los procesos de investigación y desarrollo al introducir uno de los primeros nanomateriales reconocidos con propiedades extraordinarias las "buckyballs", conocidas también como Buckminsterfullereno o C60.

Antes de culminar esta década marcada por el notorio desarrollo en las técnicas experimentales para la nano-manipulación, aparece el estadounidense Eric Drexler el defensor más célebre de la teoría de la fabricación molecular con su obra Engines of creation: The Coming Era of Nanotechnology (1986), donde concibió las posibilidades y potencialidades de la manipulación, diseño y fabricación a escala atómica y sus posibles resultados a escala macromolecular como "el tamaño de la promesa del futuro", Drexler esbozo a manera divulgativa varias nociones de la nanofabricación a través de procesos de montaje exponencial de átomos y moléculas controlados con precisión atómica, en cuanto a muchas de las aplicaciones de la nanotecnología y sus sistemas de fabricación molecular, posteriormente desarrollados en su tesis doctoral publicada en el año de 1992 "Nanosystems Molecular Machinery Manufacturing and Computation", donde Drexler precisa el enfoque de la tecnología que propugna, hablando de la "nanotecnología molecular", para distinguirla de otros posibles enfoques. (p. Ej. Sistemas de producción y almacenamiento de energía, ingeniería y dinámica macromolecular, sistemas de almacenamiento y gestión de la información, etc.) .

En sus obras Drexler se pronuncia también, sobre sus profundos temores de que los productos resultantes de la nanofabricación, lleguen a adquirir la capacidad de "self-replication" y construir copias de sí mismos fuera de control, llevando a nuestro mundo al desastre; fenómeno que él denomino como "grey foo". Drexler no solo estableció bases teóricas para la investigación, desarrollo y aplicación de la nanotecnología, sino que también incluyó al emergente estudio de la nanotecnología, un esbozo particular a él análisis de los riesgos y precauciones de la promesa del futuro, "la nanotecnología" y de las interacciones de la misma con la vida y la salud del ser humano. Aunque en el transcurso final de esta década y comienzos de la década de los 90’s el interés particular de la comunidad científica no centraba aún en las precauciones y riesgos de la nanotecnología emergente.

El desarrollo de la historia demuestra que los esfuerzos mundiales por aquella época, se centraron más en buscar afanosamente adelantos en investigación enfocada hacia la producción de innovadores desarrollos incrementales en los diversos campos de aplicación de la nanotecnología, tendencia que abrió paso a la extensión de algunas compañías existentes a la investigación en la nanotecnología (p. ej. IBM, ABB Group), es así como uno de los primeros avances más notorios, es logrado en 1989 por un grupo de investigadores de IBM, quienes a partir de la manipulación atómica con la microscopia por túnel de barrido logran escribir con 35 átomos de xenón el nombre de la compañía.

Posteriormente, en el año de 1991 Tsukuba Sumio Lijima, desarrolló un hito establecido desde 1986 con las buckyballs en los procesos de investigación y desarrollo, Sumio introdujo los "buckytubes" también llamados nanotubos de carbón obtenidos a partir de los métodos de descarga eléctrica para sintetizar C60 y otros fullerenos (NEC Laboratories Innovative Engine. Fundamental Research), que al igual que sus antecesores prometen revolucionar la ingeniería y los recursos terapéuticos de los sistemas sanitarios actuales con novedosas y esperanzadoras aplicaciones terapéuticas en materia rehabilitación.

De acuerdo a los resultados de una investigación llevada a cabo por un equipo de científicos del Center for Nanoscale Science and Engineering, Departments of Chemistry and Chemical & Environmental Engineering, University of California (2005), "…los huesos artificiales y prótesis creados a partir de nanotubos de carbono suponen una mayor flexibilidad y fuerza, además existe menos posibilidad de rechazo por su carácter orgánico….

La década de los 90’s, además de destacarse en la historia por el sin número de contribuciones en el desarrollo tecnológico incremental de la nanotecnología en cuanto a producción de nanomateriales y nanodispositivos, se destaca también por que en la transición de esta década a el nuevo siglo, surgió una tendencia en respuesta al nuevo mercado de posibilidades que abrió la nanotecnología, esta tendencia caracterizada por el progresivo aumento de el número de compañías dedicadas exclusivamente a la manipulación y explotación de materiales a nanoescala, abriendo un nuevo mercado en las inmensas maquinarias macroeconómicas mundiales. De las pocas compañías que surgieron a finales de la década de los 80´s se estima, que hoy existen aproximadamente cerca de 140 grandes compañías a nivel mundial; entre las cuales se cuentan compañías de renombre mundial que aplicaron extensiones en sus procesos a la investigación y desarrollo de la nanotecnología entre estas se cuentan, ABB Group, Cambridge Display Technology, DuPont, ExxonMobil, General Motors, IBM, Samsung Electronics, entre otras.

A lo largo del siglo XX, ad portas del siglo XXI, la manipulación y explotación de materiales a nanoescala ha generado impactos innegables sobre procesos, métodos, técnicas y procedimientos de las ramas del saber humano y por ende sobre la vida humana. Una de ellas, la salud humana, objeto de estudio de la presente monografía, y que de acuerdo al exiguo desarrollo histórico evidente de lo <<nano>>, ha experimentado un impacto directo, sobre sus procesos, métodos, técnicas y procedimientos; su mayor repercusión se ha producido especialmente en el dominio de los procedimientos diagnósticos y en la radical renovación de los recursos terapéuticos. La mayoría de los nuevos procesos, métodos, procedimientos y técnicas han sido consecuencia de la aplicación directa o indirecta en salud de desarrollos incrementales procedentes de los diversos campos inmersos en el estudio de la nanociencia como, la química, la física o la ingeniería, categóricamente establecidos bajo el sueño del dominio técnico de la vida y la muerte en el afán de buscar la sustitución técnica de los procesos naturales a través de las nuevas nanotecnologías (Barona Vilar, 2004).

Es evidente que la gran cantidad de desarrollos incrementales en el mundo <<nano>> y en sus ámbitos específicos de investigación y aplicación logrados a lo largo de la historia por un sin numero de científicos "pioneros" entre los que se destacan Drexler, Taniguchi, Sumio, Kroto, Smalley, etc., han dispuesto que hoy en día, el término nanotecnología sea con frecuencia aplicado a los numerosos y múltiples productos que han sido creados alterando la estructura molecular de la materia (Yeadon, 2006), que en su desarrollo cronológico son ya demasiado numerosos como para detallarlos en esta introducción a la historia de lo <<nano>>, por tal motivo se ha decido abordar los nuevos productos nanotecnológicos que son aplicables a la salud y a disciplinas relacionadas con la vida humana, en otro apartado más adelante.

Capitulo I. MARCO TEÓRICO

1. 1. Percibido desde el punto de vista semántico, seria muy fácil definir nanociencia, siguiendo su estructura etimológica se podría decir que nanociencia es la ciencia que estudia y genera conocimiento en el mundo nano; aunque no lo parezca, este término no es tan fácil de definir.

      En la actualidad utilizar el termino nano-ciencia, para referirse a un área del conocimiento científico, se esta rebatiendo mucho, existe la discusión académica-epistemológica entorno a si se puede denominar ciencia o no, al proceso por medio del cual se genera el conocimiento en la dimensión nano.

      Este debate se presenta desde el encuentro de dos enfoques teóricos, uno que expone y postula la producción del conocimiento en la dimensión nano como una ciencia, y en contraposición la perspectiva que plantea teóricamente el postulado de la duda a llamar ciencia a la forma por medio de la cual se genera el conocimiento en este campo.

      Para abordar este debate es necesario comprender primero el significado y evolución que ha tenido la concepción de producción del conocimiento. Tradicionalmente han existido tres grandes entidades del conocimiento: la ciencia, la filosofía y la tecnología; la filosofía se ha encargado de de la formulación de problemas por medio de cuestionamientos, la ciencia se ha presentado como el medio mediante el cual se resuelven problemas y enigmas, y por parte de de la tecnología, esta se ha adoptado como la forma no discursiva y si instrumental como la ciencia actúa u opera en el mundo y en la naturaleza. En la actualidad esta clasificación de las entidades del conocimiento, ya no se mantiene tan rígidamente estructurada. La ciencia ha iniciado a formular e identificar problemas, la filosofía ha incursionado en la búsqueda de respuesta a los enigmas, y la tecnología es la forma cada vez más constante, por medio de la cual la investigación científica y filosófica se lleva a cabo actualmente. Esta notoria evolución en la concepción de adquisición del conocimiento, ha dado lugar para la aparición de una nueva perspectiva en cuanto al desarrollo de conocimiento científico.

      La ciencia contemporánea, como resultado de dicha evolución, pasó del discurso o de la exposición de una cosmovisión a ser una actividad conciente y deliberada y que, además, se realiza en equipo […], los cuales poseen intereses y fortalezas tan distintas como la teoría, la práctica, la administración, lo que la actualidad se refleja en la necesidad de una ciencia de establecer perspectivas amplias con el fin de establecer referentes y principios teóricos acordes al contexto de un fenómeno.

      Una característica para agregar a la ciencia es que esta "no es algo que se sepa, si no algo que se hace, y la forma como se hace, y la forma como se hace ciencia es a través de la investigación". Esta particularidad de la ciencia lleva a la explicitud de la necesidad de un proceso de investigativo para la consecución de un conocimiento, ya sea por medio de una instigación básica, experimental o local.

      La posición de los que abogan por llamar nanociencia, como un nuevo ámbito del conocimiento, se fundamenta en la estructuración del conocimiento a partir de nuevos saberes, métodos y herramientas, que desde la investigación en la dimensión nanoescalar se están produciendo y perfeccionando para el mundo macro. Lo cual, según los defensores, atribuiría las características necesarias para ser reconocida como un campo científico con entidad propia.

      Otro fundamento que se expone para defender la investigación en el campo nano como ciencia, es que ésta contribuye a la construcción de un nuevo paradigma de las ciencias, donde, además de describir, se transforma la naturaleza desde tal espacio escalar; por esto hace tan difícil la comprensión bajo los paradigmas clásicos de clasificación en los en los que se cataloga la ciencia.

      De acuerdo con estos fundamentos, quienes abogan por la nanociencia, adoptan tal concepto como un área emergente del conocimiento científico, que se organiza e investiga para la comprensión de los fenómenos y formas existentes en la dimensión nano, la cual busca adquirir y fundar metódicamente conocimiento nuevo en este sistema dimensional.

      Por otra parte, la posición desde los que objetan la adopción del termino nanociencia para el ámbito académico y científico, lo hacen por medio de los cuestionamientos que se realizan al proceso de investigación y a los fundamentos que este utiliza para generar conocimiento en la dimensión nano.

      El más fuerte argumento que se utiliza para dudar de su conformación como ciencia, se hace con respecto a los fundamentos y principios que utilizan para su investigación y los que ofrecen como resultados de sus investigaciones. Estos principios y fundamentos poseen una circunstancia especial, por la que se dificulta en parte su comprensión epistemológica; esta situación hace referencia a que la práctica de la investigación nanoescalar se hace posible a través de las interpretaciones que se hacen de la mecánica cuántica, es allí donde se pone en duda si se podría llamar ciencia a una entidad del conocimiento que desde una teoría (Teoría Cuántica de campos), y como afirma Maldonado se estructura, solo física desde mecanismos mecánico-cuánticos, ocupada esencialmente con problemas de ensamblaje, por medio del cual describe y experimenta en "inmenso" e inexplorado campo nano, para construir soluciones al universo macro. Además, para que sea posible la construcción de dichas soluciones, en el universo nano, se acude a la combinación de varias disciplinas científicas, dentro de estas se incluyen los conocimientos de la Física, la Química, la Biología, entre otras. Es por esto que quienes contradicen a la nanociencia, como ciencia, afirman que esta no sería, estrictamente, un nuevo campo del conocimiento científico con entidad propia, si no que se concebiría entonces como un espacio de investigación, en donde por medio del aporte multidisciplinar de las ciencias formales y estructuradas, se adquieren nuevos conocimientos y tecnologías en la escala dimensional nano.

      Si bien, el debate en torno a nanociencia tiene mucho elementos colaterales de discusión, y traen consigo discusiones en torno a un problema de semántica, epistemológico o filosófico, también se debe tener en cuenta que los conocimientos, junto con las tecnologías y aplicaciones que se están generando por medio de la investigaciones en este "colosal" campo, están resultando en cambios significativos en los sistemas del universo macro. Esto indiscutiblemente, genera un espacio para que las demás ciencias y disciplinas que se encuentran estructuradas y reconocidas formalmente, investiguen y aporten a esta nueva tendencia del conocimiento, con el fin de realizar una construcción desde lo especifico hacia lo integral del conocimiento al servicio de la humanidad.

   2. Nanociencia ¿Ciencia o no? Etimológicamente la palabra nanociencia se compone de dos partes, nano + ciencia; nano proviene del latín "nánnas", significa enano; aplicándola como prefijo, nano se relaciona a una escala longitudinal de medida, donde la unidad de medición es el nanómetro, el cual equivale a 0,000000001 metros, es decir una millonésima parte de un milímetro; la segunda parte, ciencia que proviene del latín "scientĭa" significa "conocimiento verdadero", se relaciona con la generación de conocimiento de manera estructurada y metódica, conforme a lo establecido para una entidad científica, y en este termino específicamente, a la producción de conocimiento a nivel nanoescalar.
   3. Nanología. Es otro de los términos que en el universo nano se están empleando co; la palabra nanología se puede entender por medio de la descomposición etimológica que se le puede hacer a este vocablo, por un lado el prefijo nano, el cual ya fue estudiado en este trabajo y por otro el complemento logia, que procede del griego logos que significa "discurso conectado"

   Una de las definiciones que se establece en la actualidad, aborda la nanología como un novedoso campo transdisciplinario que se ocupa del estudio, en cuanto a la investigación, desarrollo y aplicación del conocimiento que se genera en el mundo <<nano>>, dirigiendo el objeto de análisis hacia las implicaciones éticas, ambientales, sociopolíticas y culturales de todo tipo, que tienen dichos avances en relación con las condiciones que puedan vulnerar la vida del ser humano.

   Inherentemente de cual de la definiciones anteriormente mencionadas se escoja para definir nanología, es de destacar que entre éstas existe un patrón de razonamiento similar, el cual se enfoca en denotar la importancia de analizar para entender los alcances que puede tener el estudio y manipulación que se de en este campo dimensional, sopesando el impacto positivo y/o negativo, que resulte de confrontar las potenciales innovaciones vs. El riesgo que se puede generar con el desarrollo de las mismas.

   Las entidades académicas y científicas, que son las encargadas de generar nuevos conocimientos para la posterior aplicación de éstos a escala nano, deberían tener un rigor al momento de investigar, ya que dichas aplicaciones, resultarán en las innovaciones tecnológicas que se pondrán en últimas al servicio de la humanidad. Con la existencia tal rigor, automáticamente se funda la apertura de un espacio para el debate y reconsideración sobre el impacto positivo y/o negativo que podría tener la aplicación de una innovación nano, en cualquiera de las esferas tácitas en el contexto del ser humano y que de manera directa o indirecta influyen sobre su desarrollo y su bienestar.

   En la actualidad, la tendencia disruptiva en las que están inmersas las innovaciones científicas y tecnológicas, y mas las que suceden a escala nano, en general, asignan la característica de afanosa a la forma en las que se realiza el proceso desde su investigación hasta la puesta en aplicación; esto se evidencia en que cada vez mas innovaciones tecnológicas, no poseen sistemas, ni períodos de prueba o evaluación adecuados que estén dirigidos al entendimiento de los efectos positivos y/o negativos que puedan resultar de su ejecución. Este estudio del alcance e implicaciones que se producen desde el campo nanoescalar para el entorno humano, se aborda desde el conocimiento establecido de otras ciencias (Química, Física, etc.) y las experiencias de la aplicabilidad nano en la cotidianidad. Este escenario que surge de dicho análisis resultante del impacto de la manipulación a nivel nano generará sugerencias y advertencias fundadas bajo el principio precautorio, el cual se traduce, para el caso del mundo nano, en organizar concepciones a razón de referentes teóricos establecidos desde tranasdisciplinariedad de los cuales ya se tienen evidencias científicas, con el fin de generar la incertidumbre sobre que tan positivo o negativo resulte la aplicación de lo nano, en determinado campo que influya en el entorno humano.

   Teniendo en cuenta las anteriores implicaciones, surge la que podría denominarse una de las mayores dificultades para ejecutar el análisis nanológico, esta dificultad radica en el hecho que en el momento que la viabilidad técnica y comercial de una innovación se pone en manifiesto, el impacto se hará axiomático en la medida que se manipule y transcurra el tiempo de manipulación directa por parte de los consumidores y de los innovadores de la nueva tecnología.

   Como resultado de ello, las nuevas tecnologías pueden afectar a la sociedad en formas que no se tenían previstas por quienes concibieron y/o generaron el conocimiento para una nueva tecnología; es por esto lo que la nanología toma fuerza en su postulado en la medida que el espacio de estudio transdisciplinario que propone para el estudio precautorio de repercusiones de la aplicación de la tecnología nano en el mundo macro, abre la inquietud hacia los diferentes campos disciplinares para que se investigue y generen nuevas perspectivas sobre el estudio y aplicación de elementos del gran mundo nano al perceptible mundo macro que nos rodea.

2. NANOLOGÍA Y NANOCIENCIA

   Etimológicamente la palabra nanotecnología esta compuesta de dos partes: nano + tecnología, nano, termino del cual ya se hizo estudio en este trabajo, y tecnología, palabra que procede del griego, τεχνολογος, y esta formada por tekne (τεχνη, "arte, técnica u oficio") y logos (λογος, "conjunto de saberes") o mejor entendido como "el estudio de saber hacer las cosas o el conocimiento de los medios para alcanzar ciertos fines"; en especifico para la palabra nanotecnología, sería la aplicación practica técnicas, instrumentos y métodos que permiten la obtención de un resultado o producto a escala nano.

   Es a partir del año de 1959 cuando el físico Richard Feynman concibe la posibilidad de desarrollar "pequeñas fábricas de materiales", desde ese momento se realiza la primera aproximación y se presentan los primeros indicios de lo que después de un tiempo se reconocería como nanotecnología; que años después se fue reconocida como la construcción de estructuras a niveles menores de un micrón (10-6 m), específicamente esto sucede en el año 1974 cuando el ingeniero y profesor de la Tokio Science University, Taniguchi se establece lo que hoy en día se reconoce como la esencia de lo que es la nanotecnología.

   En la construcción teórica actual, el término nanotecnología es uno de los conceptos mas complejos se utiliza con mayor frecuencia en el universo nano, esto gracias al gran impacto y los aportes que se esperan de ésta hacia la ciencia y a la vida.

   Entre algunas conceptualizaciones se define nanotecnología como el conjunto de técnicas que se utilizan para manipular la materia a escala atómica y molecular.

   Otra definición mas completa es la que funda nanotecnología como la manipulación de materia viva e inerte al nivel del nanómetro (nm); Como los anteriores existen muchos conceptos que intentan definir la nanotecnología, en ultimas todos tienen una esencia, y es que en esta escala (nanométrica) la física cuántica desplaza a la física clásica y las propiedades de los elementos cambian su carácter en formas nuevas e impredecibles.

   Así mismo y por medio de la influencia investigativa-económica que rodea a la tecnología <<nano>>, se le ha asignado un fin determinado el cual se encuentra dirigido al control completo de la estructura física de la materia hasta alcanzar el nivel atómico.

   Gracias a los avances conceptuales y desarrollos incrementales que se han logrado hasta hoy en este ámbito (nano), el termino nanotecnología se ha enriquecido y descrito de una forma conceptual mas especifica con la intención de determinar de forma clara el carácter de aplicación de la tecnología en el "colosal" campo de la escala nano; en términos concretos y a fin de establecer con claridad el término nanotecnología, y para el entendimiento de sus aplicaciones, se adopta el concepto para este documento, como la creación de materiales funcionales, dispositivos y sistemas obtenidos a través de la manipulación y control de la materia en la escala nanómetrica (longitud de 1 a 100 nanómetros).

   1. Con la intención de delimitar de forma especifica cada uno de los campos de aplicación nanoescalar, se plantea una clasificación particular a la nanotecnología, que la tipifica de acuerdo al medio en el que se desarrolla y bajo el fin particular de cada campo de aplicación.

      Seguidamente se describe específicamente las tipificaciones para la nanotecnología y la subdivisión que se establece en cada una de estas categorías:

      Figura Nº 2. Clasificación de la nanotecnología

      

      Según las técnicas de aplicación se reconoce una clasificación que divide la nanotecnología en dos: técnicas de arriba hacia abajo (Top-down) y técnicas de abajo hacia arriba (Bottom up).

      En el caso de la aproximación al tipo de nanotecnología Top-down, se trata de diseñar y miniaturizar el tamaño de estructuras para obtener a nanoescala sistemas funcionales, algunas de sus aplicaciones se presentan de forma clara en la producción de nanoelectrónica (miniaturización de sistemas electrónicos a escala nano).

      En lo que respecta a nanotecnología tipo Bottom-up, esta se centra en la construcción de estructuras y objetos más grandes a partir de sus componentes atómicos y moleculares; en la actualidad se emplea el termino nanotecnología molecular para describir este acercamiento de la nanotecnología; este tipo de nanotecnología es acogida como el enfoque principal de la nanotecnología ya que ha de permitir que la materia pueda controlarse de manera extremadamente precisa.

      Tanto la concepción top-down como la bottom-up de la Nanotecnología, interactúan y generan desarrollos similares, ya que de una forma u otra se originan se originan y adoptan elementos de Física y de la Química, respectivamente. No obstante en cada uno de estos campos de la nanotecnología existe un enfoque partidario de la filosofía de ensamblar dispositivos a partir de sus componentes, como en un gran juego de construcción donde las piezas a ensamblar serán átomos y moléculas.

      Por otra parte se puede clasificar la nanotecnología según el ámbito de aplicación, de esta forma se dividen como secas y húmedas; esta clasificación se determina según el medio en y para el cual se genera tal aplicación, el medio puede ser acuoso (nanotecnología húmeda) y el caso de la ausencia de un entorno húmedo (nanotecnología seca).

      La nanotecnología húmeda se puede identificar claramente ya que el campo de aplicación va dirigido desarrollo de sistemas biológicos a escala nano, estas incluyen la manipulación de material genético, membranas, enzimas y toros componentes celulares, que indiscutiblemente están inmersos en un medio acuoso.

      Por parte de la nanotecnología seca, se puede resaltar como característica su predominante aplicación en el campo de la electrónica y todos aquellos elementos nanoescalares cuya funcionalidad se vean directamente alterados por la exposición a un medio húmedo, se puede mencionar como ejemplo el magnetismo, dispositivos ópticos y desarrollo de materiales inorgánicos.

   2. Tipos de Nanotecnología. La especifidad que caracterizan los campos de aplicación de la tecnología a escala nano dependen directamente de las formas, procedimientos y fines para los que se da la manipulación de la materia en la escala nano.

      Estos materiales utilizados son llamados los nanomateriales, los cuales pueden obtenerse del medio ambiente con sus características naturales o pueden ser generados de forma sintética a los cuales se les atribuye características especiales.

      Un nanomaterial es definido como,"aquel material que posee unas características estructurales que hace que al menos una de sus dimensiones esté en el intervalo de 1-100 nanómetros (nm)." A su vez los nanomateriales pueden ser subdivididos en nanopartículas, nanocapas y nanocompuestos, esto dependiendo de la forma de paliación que se le atribuya.

      En el caso de las nanopartículas se trata de la más mínima expresión de la representación de nanopartes de un elemento en específico, por ejemplo nanopartículas de plata, de hierro, de carbón etc. Hablando de nanocapas, se habla de la utilización de la materia a escala nano para la fabricación de capas ya sea de nanopartículas o de nanocompuestos a fin de realizar una tarea definida, por ejemplo, para reforzar una nanoestructura, delimitar una estructura biológica definida con nanocapas reactivas, etc. En cuestión de los nanocompuestos se identifica como la agregación o conglomerado de varias unidades o elementos a escala nano que convergen en una misma ordenación para conformar un sistema estructurado, este se constituye según su dimensión (uni-dimensional, bi-dimensional y tri-dimensional), para participar como componente de la construcción de una escala nano superior según sea el caso.

      Dependiendo del nanomaterial que se manipule se establece una relación directa sobre el campo de aplicación al que estará dirigido la nanotecnología, ye sea para la organización de la materia en aplicación ingeniería, biológica, química etc.

      La esencia de los nanomateriales es una acercamiento a la construcción desde abajo hacia arriba de las estructuras y efectos funcionales que tengan estos sobre los productos finales, de forma en que el desarrollo de materiales, de sus diseños y de su ensamblaje se realice de forma controlada desde sus nanocomponentes cargándolos de propiedades completamente únicas gracias a su fabricación nanométrica.

      1. Materiales Inteligentes. Como resultado de la manipulación y desarrollo de nuevos nanomateriales la nanotecnología ha podido incursionar en la construcción de estructuras nanodimensionales con características especiales y mejoradas, comparadas en cuanto a las características de los materiales que en la actualidad se utilizan, estas características tan especiales las cuales facilitan funciones e implementaciones en campos nunca antes pensados dejan como obsoletos los materiales ordinarios antes utilizados, por esto, las cerámicas, metales, polímeros, materiales compuestos, biomateriales, semiconductores, superconductores, materiales magnéticos y catalizadores están siendo remplazados y mejorados nanotecnológicamente por los denominados materiales "inteligentes", los cuales gracias a su "perfeccionamiento" y construcción nano garantizarían un mejor utilización y mayor rendimiento del producto o proceso final.
   3. Nanomateriales. La nanotecnología con el fin de construir y aplicar nanoestructuras funcionales para el mundo actual, establece y desarrolla las materias primas con las cuales trabaja para la obtención de su propósito.
3. NANOTECNOLOGÍA

El desarrollo de materiales "inteligentes" los hará auto-replicantes, auto-reparables e, incluso, si es necesario, auto-destructibles, reduciéndose con ello los residuos y aumentando su eficiencia […] los materiales biomiméticos buscan replicar o "mimetizar" los procesos y materiales biológicos, tanto orgánicos como inorgánicos. En esta cita se identifica claramente las proyecciones y expectativas que se tienen con respecto a los materiales y estructuras generadas desde la nanotecnología, todas estas indiscutiblemente generarán un cambio significativo en la concepción y construcción de estructuras funcionales para la utilización humana.

En la actualidad el desarrollo de nanomateriales, y nanoestructuras genera un interés cada vez mayor, en cuanto a las expectativas que giran entorno a estos y la investigaciones que se adelantan en el desarrollo de nuevos materiales y nanoestructuras; aun así en este documento se presentan las estructuras nanodimensionales mas representativas, las cuales son las mas estudiadas y de las cuales ya se esta haciendo uso en la actualidad.

• Nanotubo de carbono

El nanotubo de carbono es una de las estructuras que hoy por hoy se encuentra establecido como el mayor avance resultante y de mayor aplicabilidad de la nanotecnología en la actualidad.

Un nanotubo es un sistema formado únicamente por carbono, donde la unidad básica es un plano grafítico enrollado que forma un cilindro, estos están constituidos por redes hexagonales de carbono curvadas y cerradas, de esta forma se constituyen los tubos de carbono nanométricos, esta estructura atribuye propiedades especiales facilitan nuevas aplicaciones tecnológicas y biomédicas.

El descubrimiento de los nanotubos de carbono se da en 1991 por el físico japonés Sumio Lijima, del Laboratorio de Investigaciones Fundamentales NEC en Tsukuba, Japón, observando, usando un microscopio electrónico, la existencia de moléculas tubulares en el hollín formado a partir de una descarga de arco usando grafito. Los nanotubos de carbono fueron descubiertos y desarrollados colateralmente en la investigación de Fullerenos por medio de la vaporización de grafito; los fullerenos son macromoléculas de carbono individuales que poseen estructuras cerradas formadas por varias decenas de átomos de carbono en su totalidad, fueron descubiertos accidentalmente por los grupos de Smalley y de Kroto en 1985, siendo galardonado su descubrimiento con el premio Nobel de química en 1996; el intento de producir fullerenos aleados con metales resultó en el descubrimiento de los nanotubos, que fueron inicialmente denominados Buckytubes, los nanotubos obtenidos de ese proceso eran cilindros cerrados en los extremos por un casquete esférico con la estructura de un fullereno; estos nanotubos presentaban diferentes estructuras en función de la orientación de los hexágonos del grafeno respecto del eje del cilindro.

Hasta antes de 1985 se pensaba que solo habían dos formas ordenadas de carbono elemental: el grafito y el diamante (véase Imagen Nº 1). Con el descubrimiento de los fullerenos y de los nanotubos se inicia una nueva era de materiales y estructuras que han generado nuevos campos de aplicación y han mejorado la aplicación de tecnologías ya existentes.

Imagen Nº 1: Formas del carbono. (a) Estructura del grafito cristalino, donde se observa las capas de grafito 2D hexagonales. (b) Estructura cristalina del diamante, donde se observa la estructura densamente empaquetada, la cual provee de la dureza característica. (c) Estructura cristalina del fullereno C60, donde se observan 12 anillos pentagonales y 20 hexagonales. (d) Estructura cristalina del nanotubo de carbono, donde se observa las semiestructuras de fullerenos en sus extremos.

Fuente: ALCCA QUISPE, Fernando. Estructura y síntesis de nanotubos de carbono. <http://sisbib.unmsm.edu.pe/BibVirtual/monografias/Basic/alcca_qf/contenido.htm.> [consulta: 20. Noviembre de 2007].

1. Herramientas de la nanotecnología. La investigación, las innovaciones y aplicaciones nanotecnológicas deben su existir al desarrollo de instrumentos que facilitaron la incursión técnica en esta escala dimensional; la teoría cuántica se pudo desarrollar e implementar a profundidad gracias a las nuevas oportunidades que se abren por medio de la invención e implementación de "herramientas" que facilitan oportunidades caracterizar y crear la materia desde la escala nanométrica.

1. Herramientas para la medición de nanoestructuras. El primer acercamiento "visible" a la nanotecnología se da por medio del desarrollo del microscopio de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscope, STM), el cual surge hacia los años 80’s. Este tipo de microscopio opera situando una punta sumamente afilada a una distancia de ≈ 1 nanómetro de la muestra a examinar. La utilización de este microscopio ofrece una estabilidad de observación, que puede mantener esta distancia constante con una precisión de 0.001 nanómetros (nm). Para poder lograr esta precisión el microscopio funciona midiendo la corriente eléctrica, que por efecto túnel, circula a través del vacío que deja la distancia entre punta y muestra. La corriente túnel circula gracias a que para distancias del tamaño de los átomos se aplica la mecánica cuántica, y ésta permite el flujo de corriente por efecto túnel, sin que haya contacto entre punta y muestra. Respecto a los microscopios ópticos y electrónicos, el STM se distingue por no tener lentes, lo que elimina uno de los problemas más difíciles y por el contrario la brinda una estabilidad mecánica mucho más estricta.

La incursión en la observación del universo nanoescalar avanza por medio de construcción del microscopio de fuerzas atómicas (Atomic Force Microscopy, AFM). En este caso se mide la fuerza entre la punta y la muestra cuando éstas están muy cerca, aproximadamente de 1 a 4 nanómetros, para lo que la punta está sujeta a un "cantiléver" cuya constante de fuerza es de ≈ 1 N/m o sea muy baja, pero al mismo tiempo es suficientemente rígido como para que su frecuencia propia sea de ≈ 50 kHz. Con ello se pueden medir fuerzas muy bajas como 100 piconewton (pN).

Capítulo II. NANOTECNOLOGÍA, VIDA HUMANA Y LOS DETERMINANTES EN SALUD

Las nuevas aplicaciones que desde la escala nano aparecen con el objetivo "mejorar" la vida humana utilizando como medio los diferentes sectores productivos de la industria mundial; resultando en una notable interacción indeleble entre la aplicación de una tecnología nano y el probable impacto (positivo y/o negativo) que ésta podría generar sobre los determinantes que condicionan el estado y desarrollo de la vida de la personas (medio ambiente, socioeconómico, político etc.). Dichas interacciones (nanotecnología y determinantes de la vida humana) traen consigo, en gran medida, un fuerte componente de incertidumbre, el cual es generado por el corto y afanoso periodo de transición desde la concepción hasta la fabricación industrial y a la comercialización de dichas aplicaciones.

Hoy por hoy las nuevas aplicaciones tecnológicas propuestas desde el mundo nano hacia la producción industrial a nivel mundial, se deben entender como un elemento determínate que influye en la configuración y desarrollo de la dinámica, social, medioambiental político y económico de las personas; estas dinámicas a su vez condicionan de manera directa o indirecta factores exógenos que se estructuran la dinámica sinérgica entre la vida de las personas y el entorno que las rodea.

Por esta razón se hace trascendental realizar investigaciones entorno a las tendencias en desarrollo nanotecnológico para la vida humana. Éste estudio abre las puertas un análisis a realizar desde el principio precautorio y teniendo en cuenta los determinantes que condicionan la vida, acerca del posible impacto a corto y largo plazo, ya sea positivo o negativo, que tengan dichas innovaciones nanotecnológicas sobre la vida de la población y propone el uso racional y precavido de las aplicaciones tecnológicas que emergen del mundo nano, donde se tengan en cuenta todas la implicaciones que podría tener una nanoaplicación tecnológica sobre los determinantes de la vida y su entorno en la escala macro, siempre abogando y ubicando la vida de las personas como objetivo fundamental del ser de las tecnologías. De este modo damos inicio al abordaje de los determinantes que influyen sobre la salud y la vida humana.

1. El medio ambiente como uno de los macrodeterminantes de la salud y la vida humana y que en la actualidad sufre el impacto que tiene la aplicación de la nanotecnología, surge como uno de los principales temas de interés en el cuidado de la salud humana en el universo nanológico, la principal incertidumbre se genera entorno a las capacidad que tiene la materia y los materiales de adquirir propiedades nuevas y sorprendentes; las posibilidades de poder haber cambios a escala nanométrica en la elasticidad, la fuerza y el color de una sustancia, su tolerancia a la temperatura y la presión y su capacidad para conducir electricidad generan interrogantes profundas acerca de lo perjudicial que puede traer implícito dicha sustancia para el medio ambiente al estar en interacción con él.

   Visto así, conocer las características de una sustancia en grandes cantidades no dice nada acerca de sus propiedades a nanoescala, lo que resulta en la idea que todas las características de los nanomateriales, incluyendo las características peligrosas, deben ser investigadas de nuevo mediante el experimento directo en relación al medio ambiente. En referencia a este tipo de investigaciones se hacen llamados de alerta con respecto a los efectos desconocidos de las nanopartículas sobre el medio ambiente y por consiguiente en la salud humana, además de la justificación de que se realiza para resaltar la importancia de la realización de estudios ecotoxicológicos a la par con la investigación y el desarrollo nanotecnológico. Estas postulaciones no han tenido mucha acogida por las multinacionales y grandes industrias, que a nivel mundial son las que encargan de invertir en la investigación e implementación de la nanotecnología. A esto se le puede sumar la evidente falta de regulación para la fabricación y uso de nanopartículas en la mayoría de los países, por lo que la industria no ha desarrollado protocolos estándar para manipular las nanopartículas de manera segura para el medio ambiente durante su fabricación, uso o desecho.

   Estas tendencias mundiales afectan directa o indirectamente la salud de las personas, teniendo en cuanta que casi una cuarta parte de las enfermedades se debe a la exposición a agentes medioambientales; los cambios provocados por el hombre en el medio ambiente, en este caso provocado por medio de la manipulación de la materia nivel nano, estarían atentando de manera inimaginable sobre la salud y la vida de las personas. Los efectos de las nanopartículas sobre el ambiente y la salud humana no han sido evaluados y son desconocidos en su gran mayoría, es decir que las aplicaciones de la nanotecnología podrían tener numerosos impactos positivos sobre el medio ambiente apoyando así al desarrollo sostenible, y aunque es importante apoyar los beneficios potenciales de las nanotecnologías, es necesario también que se demuestre su inocuidad, sin pasar por alto sus posibles efectos negativos sobre medio ambiente y ser humano.

   1. Hablar a profundidad de la totalidad y características especificas de las nanopartículas existentes resultaría extenso y no corresponde al objeto de estudio de este trabajo, aun así para comprender y analizar esta temática se necesitan abordar algunos conceptos básicos que corresponden a las generalidades de las nanopartículas que utilizan en los diferentes campos de la nanotecnología, por esta razón se abordaran las características generales y la clasificación que se plantea para las nanopartículas.

      Las nanopartículas son consideradas como materiales con un tamaño de grano del orden de los nanómetros, cuyo aislamiento espacial es menor a los 100 nanómetros (nm), estos tipos de materiales poseen propiedades mecánicas y químicas muy distintas en comparación con materiales de tamaño de grano micrométrico de la misma composición. Las nanopartículas poseen una clasificación, la cual las tipifica según la forma en que se producen, según esta existen tres tipos de nanopartículas:

      • Naturales: Producidas como resultado de procesos naturales en el medio ambiente, por ejemplo: las minúsculas partículas generadas por las erupciones volcánicas.

      • Incidentales: Las que se pueden encontrar en el medio ambiente producto de procesos diferente a la producción de las mismas, por ejemplo: las emisiones de la combustión de los motores

      • Ingenieriles: Son las fabricadas con un propósito técnico, (también llamadas técnicas).

      Estas últimas son las que mayor investigación demandan, ya que sus características pueden resultar en efectos diferentes y/o no contemplados en su concepción y producción. Las nanopartículas técnicas se suelen crear mediante la reducción de materiales de uso común (por ejemplo, carbono, óxidos de metales y metales preciosos) de grandes partículas a pequeñas y otras se construyen átomo por átomo para crear compuestos completamente nuevos que no tienen similitud con las mismas sustancias de mayor tamaño. Algunas son "fijas" (incrustadas en los materiales); otras son "libres" y podrían liberarse fácilmente al medio ambiente.

      Además de la anterior clasificación las nanopartículas pueden dividirse en solubles e insolubles; éstas últimas tienen el mayor potencial toxicológico cuando se liberan en el medio ambiente, debido a su insolubilidad dificultan o restringen totalmente el proceso de biodegradación de dicha partícula en el medio ambiente, lo cual podría resultaría en la acumulación de las nanopartículas insolubles en el medio ambiente, trayendo consigo con sus respectivas posibles consecuencias sobre el medioambiente y por consiguiente sobre la salud del ser humano el cual se encuentra en directa relación los elementos de que conforman a éste (agua, aire, suelo).

      Gracias a la nanotecnología y por medio de la investigación que esta realiza, se generan nuevos materiales con características únicas, que combinan las ventajas de las nanopartículas inorgánicas (dureza e higroscopicidad) y las partículas de polímeros orgánicos (elasticidad e impermeabilidad). Esta fusión y diversidad de características atribuidas a las nanopartículas, combinada con la nanotecnología aplicada a los diferentes campos de producción industrial y la interacción de éstos dos con el medio ambiente, dan como resultado situaciones que podrían traer un beneficio y/o riesgo potencial para el medio ambiente, el ser humano y el ecosistema del planeta. Estas situaciones favorecedoras y de peligro del medio ambiente se generan por la aplicación de nuevas tecnologías y avances que desde el mundo nano repercuten a nivel macro.

   2. Nanopartículas y medioambiente. El principal objeto de investigación en nanotecnología y medio ambiente son las nanopartículas; se estudian los beneficios que estas tendrán para el saneamiento del medio ambiente y contribución para un desarrollo sostenible; así como paralelamente se indagan los efectos que resulten la reactividad que podrían tener las nanopartículas sobre las plantas, los animales, los microorganismos y los ecosistemas.
2. DETERMINANTE MEDIO AMBIENTAL Y NANOTECNOLOGIA