Resumen
Every day we go deeper to nanouniverso, a new age of revolution in medicine, with the construction and use of nanorobots to fight certain diseases, the same as take embedded in our body, nanoscale robots that will be able to detect, diagnose and treat different ailments before they become a disease, they nanorobot guard the body in search of disease in its early stages of training, working directly in cells that is where the diseases are formed.
Index Terms—Biomedicina, nano tecnología, nanorobots, como las enfermedades infecciosas, inmunes, neurodegenera- tivas, el cáncer, etc [1], [2], [3].
Introducción
La presencia de la Electrónica en conjunto con la Ciencia y la Tecnología son inevitables en nuestro diario vivir, a tal punto que no se presta mucha atención al ser algo tan común dentro de las cosas que utilizamos cotidianamente como por ejemplo una radio, una televisión, un reloj despertador, una computadora y un sin número de herramientas que son el resultado de la combinación de estas ciencias .
La electrónica se encuentra en relación con muchas ciencias tanto experimentales como las que no lo son, por ejemplo las ciencias puras en las Matemáticas, se tardaría mucho tiempo en realizar ciertas operaciones de cálculos que gracias a la electrónica se realizan en segundos, hasta la Historia, el Derecho, el Arte, necesitan de aplicaciones electrónicas para clasificación, documentación, archivo, etc.
Es también así como la presencia de la Electrónica dentro de la medicina es de gran importancia en la vida de los seres humanos aunque pasa desapercibida por muchos, sin darnos cuenta que ésta nos acompaña a lo largo de nuestra existencia, desde la detección del ritmo cardíaco fetal que se realiza mediante ultrasonido, las primeras imágenes del feto mediante los ecógrafos, las incubadoras con control de humedad y calor, las radiografías, medidores de presión sanguínea y así un sin fin de aparatos médicos electrónicos, que ayudan al diagnóstico de problemas de salud presentes en nuestro cuerpo, ofrecen terapias y sin duda mejoran nuestra calidad de vida.
La biomedicina se apoya en la Biología y en la química principalmente [3].
Nanorobots
El nanorobot llamado también nanoagente es una maquina o robot nano del tamaño de una escala de nanómetros que son construidos para tareas específicas, pero, ¿Cómo funcionan?, la respuesta se encuentra en nuestro propio organismo es decir utilizan nuestra propia energía para movilizarse el ATP que es una proteína y que se encuentra en forma de globo, al interior de esta se encontraría el combustible que necesita un nanorobot para movilizarse, para poder extraer esta energía es necesaria una enzima capaz de romper o pinchar este globo para que deje escapar la energía es así como un nanorobot tiene un polo sintético como motor o hélice y un polo biológico sería una enzima capaz de extraer la energía [4], [5].
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Figura 3. Interacción del nanorobot en el organismo
La ingeniería electrónica y la medicina.
LA BIOMEDICINA.
La biomedicina es el estudio de los aspectos biológicos dentro de la medicina, principalmente basa su estudio en investigar los mecanismos celulares, moleculares, bioquímicos y genéticos de las enfermedades de los seres humanos [1], [2]. El objetivo de la biomedicina es el desarrollo de fármacos y nuevas técnicas para el tratamiento de diferentes enfermeda- des, partiendo de las bases moleculares de distintas patologías,
Es así como la nanotecnología dará un giro total a la medicina y puede significar el fin de las enfermedades, a tal punto que para contrarrestar ciertas enfermedades solo bastará con tomar una cápsula o ingerir una cucharada de un líquido que contenga miles de nanobots programados para entrar a las células de nuestro organismo y combatir los virus.
Los nanobots contarán con un procesador central el mismo que tendrá una velocidad de 106-109 operaciones por segundo, el ensamblador es aquella pieza del nanorobot que es semejante a un brazo submicroscópico, los mismos que reaccionan con compuestos y tienen la finalidad de construir secuencias de moléculas y a lo mejor tendrán la posibilitad de copiarse a sí mismos, con esto desarrollarían la capacidad de auto replicarse[6], [9], [12].
Figura 2. Funcionamiento nanorobot
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Aplicaciones médicas de nanorobots
La NASA es uno de los principales interesados en el desarrollo de esta nueva tecnología, para mejorar sus viajes espaciales, ya que una nueva meta, es un viaje tripulado a Marte, pero con la tecnología actual sería imposible, debido a que una persona no es capaz de vivir en condiciones de baja
Uno de los avances mas significantes antes de pasar a una segunda generación sera la creación de dispositivos que estarán en la capacidad de crear y sintetizar moléculas, enzimas, hormonas, partiendo de los aminoácidos circulantes y gracias a ciertos patrones preestablecidos, transformando sin duda el cuerpo humano en una máquinas mucho más eficiente[9].
Al introducir la nanotecnología dentro de la medicina se genera una nueva rama de la ciencia que se conoce como nanomedicina, que con la incorporación de los nanorobots, se puede intuir que la utilidad de éstos dentro de ella será de gran importancia y ayuda. Los nanorobots medirán entre 0.5 y 3 micras, es por esto que no tendrán ningún inconveniente de trasladarse o flotar a través de los vasos sanguíneos, su principal objetivo será interactuar directamente con las células sanguíneas para la reparación de tejidos, encontrando así la cura del cáncer o SIDA y la posible terapia de enfermedades genéticas[4], [6], [7].
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Figura 3. Interacción del nanorobot en el organismo
Es así como la nanotecnología dará un giro total a la medicina y puede significar el fin de las enfermedades, a tal punto que para contrarrestar ciertas enfermedades solo bastará con tomar una cápsula o ingerir una cucharada de un líquido que contenga miles de nanobots programados para entrar a las células de nuestro organismo y combatir los virus.
Los nanobots contarán con un procesador central el mis- mo que tendrá una velocidad de 106-109 operaciones por segundo, el ensamblador es aquella pieza del nanorobot que es semejante a un brazo submicroscópico, los mismos que reaccionan con compuestos y tienen la finalidad de construir secuencias de moléculas y a lo mejor tendrán la posibilitad de copiarse a sí mismos, con esto desarrollarían la capacidad de auto replicarse[6], [9], [12].
Los estudios realizados muestran que se pierde aproximada- mente 1-2 % de densidad ósea mensualmente, lo mismo pasa con los músculos que no deben realizar ningún tipo de esfuerzo para realizar movimientos, a esto se suma la radiación solar a la que se exponen al momento de sus viajes al espacio, ya que la radiación es mucho mayor al no contar con la protección de la atmósfera[8].
En el año 2020, la Tierra se alineará con Marte y es en ese momento cuando las condiciones son óptimas para realizar el viaje que ha planeado ya la NASA, ya que la distancia a recorrer será la mínima. La solución que tienen en mente es desarrollar nano-doctores que puedan ser capaces de mantener el cuerpo de los astronautas en perfecto estado mientras realizan este tipo de misiones[17].
Pero esta claro que no solo la nasa se encuentra desarrollando esta tecnología es por eso que hay proyectos que estan ya dando frutos, los mismos que son las metas cercanas que los científicos esperan lograrlas en un futuro muy cercano[17].
Se ha realizado una clasificación de acuerdo a la complejidad y en la tecnología descrita, es asi como se tendrá la primera, segunda y tercera generación de nanorobots trabajando para la medicina.
Primera generación:
Dentro de pocos años aparecerán los primeros nanorobots que serán nanosensores, los que cumplirán con la misión de transmitir información desde el interior de nuestro organismo, hacia receptores ubicados en la parte exterior del cuerpo humano, información que servirá para tratar infecciones o enfermedades crónicas.
La posibilidad de crear nanosensores q puedan detectar virus, bacterias o toxinas en incluso células específicas será un gran avance en la medicina para el tratamiento del cáncer.
También veremos los primeros fármacos de liberación pro- longada éstos pueden mantener sus niveles en sangre constante y que no requiera ser administrados más de una vez al día[10], [11].
Figura 4. Estructura de un nanorobot.
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Figura 5. Nanosensor para la detección del cancer
Figura 8. Nanorobot tercera generación
[8]
Figura 6. Nanorobot de la primera generación
Segunda generación.[9]
Los diseños de los nanotobots son muy variados, y, dentro de la medicina se propone realizar diseños que mejoren la reparación de tejidos, mejore a la mitocondria entre otros, es así como se ha desarrollado y muchos de ellos encuentran desarrollándose ciertos tipos de nanorobots que aportaran a
Para esta generación nanorobots serán introducidos a nues- tro organismo para cumplir misiones específicas para los cuales fueron programados: reparadores, destructores, manu- tención, producción, etc, actuarán directamente sobre órganos dañados, ayudaran a parar hemorragias ya que tienen la capa- cidad de formar vasos sanguíneos. Estos nanorobots contarán con sensores que permitirán monitorear una tarea específica entregando datos a los médicos los mismos que luego de tomar una decisión, se enviara al dispositivo y éste empezará a actuar inmediatamente[10], [11].
[4]
Figura 7. Nanorobot segunda generación
Tercera generación.
En esta generación se desarrolla la auto replicación que es la clave para la efectividad en tratamientos masivos, ya que para mantener las funciones vitales del cuerpo humano se necesita de una gran cantidad de nanorobots actuando en él, es decir viajando por los vasos sanguíneos, entren en los tejidos y realicen sus funciones programadas. Es necesario que sean capaces de aumentar su número en caso de ser necesario y cuando no tengan también la capacidad de autodestruirse[10], [11], [13].
Los nanorobots de esta nueva generación, no dependerán de elementos externos para realizar sus tareas si no que tendrán la capacidad de detectar una alteración y ejecutar inmediatamente sobre ésta.
la medicina actual como son:
Nanorobot inmunológico: Nuestro sistema inmunológico es el encargado de mantenernos protegidos de agente nocivos extraños que dañan nuestro cuerpo, pero existe algunas deficiencias en este sistema y entre éstas se encuentra el SIDA y ciertas enfermedades auntoinmunitarias. Con la nanomedicina se proporciona una solución a este problema y consiste en enviar una dosis de nanorobots programados para atacar a una zona específica y reparar los tejidos dañados, substituyendo asi en medida a las propias defensas naturales de nuestro organismo[4], [9], [10], [14].
9]
Figura 9. Nanorobot inmunológico.
Respirocitos: El doctor Robert Freitas es quien desarrolló el respirocito que no es mas que un glóbulo rojo artificial, este nanorobot mide la milésima parte de un milímetro es decir una micra, y es capaz de proporcionar 236 veces más oxígeno. Este robot esférico imita la acción de la emoglobina que se encuentra en el interior de los hematíes, aunque con la capacidad de liberar hasta 236 veces más oxígeno que un glóbulo rojo natural[4], [9].
Los respirocitos cuentan con sensores químicos, y de pre- sión. Preparados así para recibir señales acústicas , los médicos utilizarán un aparato transmisor de ultrasonidos para darles órdenes para modificar su comportamiento mientras están en el interior del cuerpo del paciente[10], [14].
Figura 10. Respirocitos.
[9]
al robot volar o girar en cualquier dirección. Este cuenta con nanopinzas, y esta debidamente programado para realizar trabajos de micromanipulación, ensamblando componentes en espacios verdaderamente dificultosos para llegar con el cuerpo humano lo que hace que la medicina sea una las que se beneficie de este levitador en aplicaciones de microcirugía entre otras[10].
Nanorobot neurona: Este nanorobot a diferencia de las neuronas normales que tienen un limitado número de co- nexiones con otras (sinapsis) , permite conectarse con un numero mayor de otros nanorobots por medio de una conexión inalámbrica, dando asi un resultado q aumenta cualquiera de nuestras capacidades cognitivas, de una manera rápida y sorprendente[4], [9], [10].
Figura 13. Nanorobot magnético volador
[10]
Figura 11. Nanorobot neurona
[4]
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Figura 12. Nanorobot microbívoro
Nanorobot magnético volador: Este nanorobot crea un campo magnético parabólico mediante una serie de electro- imanes, sobre la cual levitaría el nanorobot, a su vez esta do-
interactua con el anterior y las fuerzas resultantes permiten
Nanorobot microbívoro: Este nanorobot mide aproxima- damente unos 3 micrómetros y 2 micrómetros de diámetro en su eje mayor y menor, tiene forma de una esfera con los extremos recortados, por su tamaño es el ideal para pasar por los capilares mas estrechos del organismo, el microbívoro posee una boca con una especie de puerto de ingestión en la que se introducen los microbios para ser digeridos[4], [9].
tado de otros pequeños electroimanes cuyo campo magnético imaginados, todo esto se debe a que dentro de un muy corto tiempo contaremos con nanorobots que estarán circulando por nuestro cuerpo con la capacidad de manipular moleculas o estructuras atómicas tan pequeñas como la millonésima parte de un milímetro, nanorobots que estarán siempre atentos y en vigilancia de las funciones de nuestro cuerpo combatiendo con las causantes de enfermedades, reproduciéndose y autoelimi- nandose según sea la necesidad.
Conclusiones
La medicina sin duda tendrán avances tecnológicos de gran tamaño con la aplicación de la nanotecnología, avances que sin duda están ya haciendo promesas que para muchas personas es difícil de crees pero no serán imposibles en el desarrollo de la electrónica y la tecnología para los seres humanos.
Estamos entrando a una era histórica en el desarrollo de la ciencia ya que dentro de unos años todas las tecnologías van a converger hacia la nanotecnología, nos convertiremos en una especie de post humano con la capacidad de modificarnos sin precedentes y extender nuestra vida a niveles aun no
Referencias
[1]
[2] [3]
[4] ¿Que es la biomedicina?. Recuperado de: http://www. enciclopediasalud.com/categorias/ecologia-biologia- y-biomedicina/ articulos/que-es- la-biomedicina- definicion-concepto– y-objetivos Larralde, Carlos. La Biomedicina ¿Qué, quién, para qué?. No. 30 ABRIL
1993. Web.
Biomedicina. Recuperado de: http://biomedicina0126.blogspot.com Nanorobots. Recuperado de: http://www.tecnologianano.com/ nanorobots.html
[5] Conocimiento y riesgo en Biomedicina. Recuperado de: http://
institucional.us.es/revistas/argumentos/5/art_6.pdf
[6] Tad Hogg, Robert A. Freitas Jr. Acoustic Communication for Medical
Nanorobots. (Submitted on 2 Feb 2012 (v1), last revised 4 May 2012
(this version, v2)). Web.
[7] Nanomedicina. Recuperado de: http://nanometro.galeon.com/
nanomedicina.htm
[8] La Nanotecnologia y El Nanorobot. Fecha: jueves, 6 de diciembre de
2012. Recuperado de: http://lananotecnologiayelnanobot.blogspot.com
[9] Nanorobots en la medicina. Fecha: 11/01/2012 01:47. Recuperado
de:http://ec.globedia.com/nanorobots-en- la-medicina
[10] Nanobots el Futuro de la Biorobótica. Fecha: el 22 de mayo de 2008 – 18:21. Recuperado de: http://www.madboxpc.com/ nanobots-el- futuro-de- la-biorobotica/4/
[11] Boletín de la SOCIEDAD CHILENA DE FÍSICA "Nanotecnología: Ciencia de lo diminuto" Mario I. Molina Abril 2002
[12] Requicha, A. A. (2003). Nanorobots, NEMS, and nanoassembly. Pro- ceedings of the IEEE, 91(11), 1922-1933.
[13] Vázquez, J. L. T. (2010). El expediente clínico electrónico. Revista
Odontológica Mexicana, 14(2), 76-77.
[14] Alaro Coarite, V. E. (2010). NANOROBÓTICA. Revista de Información, Tecnología y Sociedad, 31.
[15] Zúñiga, A. E. Nanotecnología: Significado, Usos, Beneficios y Riesgos. [16] López Martín María Jesús . 19 de mayo de 2012. Cáncer Nanotecnolo- gía. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=Ee0fdK3X0Cc
[17] Publicado por: Pereirano123. 27 de mayo de 2013.
Nanotecnologia: "Un Viaje Alucinante: Microrobots Medicos". Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=vPDqtCkELt0
Imágenes
[18] Jessica Michell. 29 de enero de 2015. Recuperado de:http://es.slideshare. net/Michell6309/nanotecnologa-44039848
[19] Nanotecnología en la alimentación. Fecha: 14 Febrero 08.
Recuperado de:http://www.gastronomiaycia.com/2008/02/14/
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[20] Crean nanosensores capaces de detectar cáncer en la sangre.
Recuperado de: http://www.24horas.cl/tendencias/ciencia/
crean-nanosensores- capaces-de- detectar-cancer– en-la- sangre-1481785 [21] Microbivores. Recuperado de: http://www.nanodic.com/PicturePreview.
php?ch=molecular&term=Microbivores&g=3&type=jpg
Autor:
Morocho Domínguez Edwin Santiago
Actualmente cursando Quinto ciclo
Ingeniería Eléctrica
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA
ELECTRÓNICA ANALÓGICA II
Cuenca-Ecuador