Nanotecnología

Por María Alonso Peinado

Los puntos cuánticos son nanopartículas semiconductoras que cuando se exponen a la luz, emiten claramente colores diferentes dependiendo de su tamaño. Son materiales semiconductores que se vuelven fluorescentes cuando resultan excitados por los fotones o electrones. Así, al elegir un material determinado y un cierto tamaño, los investigadores pueden sintonizar con precisión la longitud de onda de la luz emitida y, en consecuencia, el color de la misma.

Los puntos cuánticos son aplicados en distintos campos:

Aplicaciones biomédicas: Los puntos cuánticos emiten luz brillante y muy estable. Con ellos se obtienen imágenes de mucho contraste usando láseres menos potentes, y no existe el temor de que se apaguen. Además, la longitud de onda tan específica a la que brillan evita las superposiciones, y permite teñir a la vez muchas más estructuras que con los métodos de tinción tradicionales.

Para los investigadores biomédicos, la ventaja de la utilización de puntos cuánticos en el interior del cuerpo humano es que ofrecen alta sensibilidad, pues una proteína simple, a la que se adhiere un punto cuántico fluorescente, puede ser rastreada dentro de una célula viva.

La utilización de pozos cuánticos no han recibido aprobación para usarse en terapéutica o diagnóstico, en gran medida porque existe la preocupación de que potencialmente sean tóxicos los puntos cuánticos pueden implicar riesgos para la salud humana o ambiental.

Dispositivos ópticos: La tercera generación de células fotovoltaicas usa entre otras posibilidades las superficies con puntos cuánticos. Los puntos cuánticos forman el núcleo principal de la tecnología óptica de luz cuántica. Estos puntos son cristales de semiconductores a nanoescala que emiten luz con colores puros. Cuando los puntos cuánticos se añaden a la tecnología de iluminación ya existente, como por ejemplo a los diodos emisores de luz que forman parte de la retroiluminación de los LCD o las bombillas, brillan con tanta fuerza de que reducen la cantidad de diodos necesaria para conseguir la misma iluminación general.

http://www.ehu.es/optoel07/programa_OPTOEL07.pdf

Además, puesto que los puntos cuánticos brillan con colores específicos, se pueden añadir a los LED blancos para mejorar las propiedades espectrales de su luz.

Los puntos cuánticos también ofrecen interesantes posibilidades en el campo del diseño, al permitir a los fabricantes crear pantallas extremadamente delgadas y flexibles con grandes formatos.

http://www.ison21.es/2009/12/17/los-puntos-cuanticos-revolucionaran-la-tecnologia-led/

Existen muchos estudios realizados en nuestro país que relacionan los campos de la opto electrónica y los puntos cuánticos.

http://www.technologyreview.com/es/read_article.aspx?id=943

Otras aplicaciones destacadas de los puntos cuánticos son la detección remota de incendios, el desarrollo de cámaras de visión nocturna, así como el análisis químico relacionado con la detección y medida de gases contaminantes en la atmósfera, la localización de puntos calientes en líneas de alta tensión ó el desarrollo de aplicaciones militares.

http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/entrevistas/quien-es-quien/pdf/50.pdf

Por Daniel Fernández Huete

Recientemente, científicos franceses de la Comisión de Ingeniería Atómica (CEA) y del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) han desarrollado un transistor que puede simular las funciones básicas de una sinapsis. Este transistor orgánico, que se conoce como NOMFET (Nanoparticle Organic Memory Field-Effect Transistor), supone el primer paso en la investigación de una nueva generación de ordenadores inspirados en las redes neuronales, capaces de responder a estímulos de manera parecida a como lo hace el sistema nervioso.

Entre las estrategias de desarrollo de nuevos métodos de procesar la información, un enfoque consistiría en imitar la manera en que funcionan los sistemas biológicos para producir circuitos electrónicos con nuevas características. En el sistema nervioso, la sinapsis es la unión entre dos neuronas, que permite la transmisión de mensajes de una a otra y la adaptación del mensaje en función de la naturaleza de la señal recibida (plasticidad). Por ejemplo, si una neurona recibe pulsos de alta frecuencia mediante sinapsis, se transmitirá un potencial de acción más intenso. Por el contrario, si los pulsos están más espaciados en el tiempo, el potencial de acción será más débil. Es esta plasticidad la que los investigadores han podido simular con éxito mediante el NOMFET.

El transistor CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), bloque básico de construcción de un circuito electrónico integrado, se puede utilizar como un interruptor (puede transmitir o no una señal) además de ofrecer otras numerosas aplicaciones (amplificación, modulación, codificación, etc.)

La gran innovación introducida por el NOMFET parte de la combinación de un transistor orgánico con nanopartículas de oro. Las nanopartículas son encapsuladas, fijadas al transistor y recubiertas con un compuesto orgánico denominado pentaceno adquiriendo un efecto memoria que les permite imitar lo que sucede en una sinapsis durante la transmisión de la señal eléctrica. Esta propiedad, por tanto, hace que el componente electrónico sea capaz de evolucionar en función del sistema en el que se coloca, haciendo que su rendimiento sea comparable al de siete transistores CMOS, necesarios hasta ahora para simular esta plasticidad.

Los dispositivos producidos se han optimizado para tamaños nanométricos, a fin de ser capaces de integrarlos a gran escala. Los ordenadores inspirados en esta tecnología, a diferencia de los ampliamente extendidos ordenadores de silicio, son capaces de funciones similares a las del cerebro humano, ya que pueden resolver problemas mucho más complejos, como el reconocimiento visual.

Dominique Vuillaume, investigador del Instituto de Electrónica, Microelectrónica y Nanotecnología del CNRS y uno de los autores del estudio, afirma que el objetivo del NOMFET es conducir a una “respuesta colectiva como la que puede proporcionar una red neuronal integrada por múltiples informaciones”, lo que daría lugar a “sistemas tan flexibles que puedan ser programados por aprendizaje”

Referencias:

Por Gurkhy

Es lógico pensar que a medida que la nanotecnología se acerca al consumidor general, éste comience a mostrar cierta curiosidad por los beneficios, y sobre todo por los riesgos que puede suponer para él. El desconocimiento sobre la materia no ayuda mucho a la integración de la nanocomida en la vida cotidiana.

Según el artículo "The Development of regulations for food nanotechnology" (2007) el riesgo que implica la nanotecnología aplicada a la comida está aún por evaluar y no se tienen datos (a fecha de publicación del artículo) concluyentes en muchos campos. Adelantándose a una regulación definitiva y unos datos fiables, el Comité de seguridad Química de la Sociedad Americana de Química ha publicado unas guías y recomendaciones para el apropiado manejo de nanomateriales en el laboratorio.Los autores plantean tres posibles rutas de entrada en el organismo humano para las nanopartículas:

Exposición Dérmica

El impacto de los nanomateriales en el cuerpo depende de su habilidad para penetrar a través de las capas externas protectoras y alcanzar la epidermis o la dermis. Por ejemplo, ciertas microesferas fluorescentes pueden penetrar hasta alcanzar la dermis, mientras que nanopartículas de dióxido de titanio con un diámetro de unos 20 nm podrían llegar a traspasar la piel e interactuar con el sistema inmune.

Hay, no obstante, muy poca información sobre los peligros de los nanomateriales que entran en contacto con la piel, y estas discusiones, a fecha del informe, son meras especulaciones.

Inhalación

Cualquier material sólido con un diámetro de menos de 10 micras puede pasar a través de la cavidad nasal y alcanzar los pulmones. Partículas más pequeñas que 4 micras tienen grandes posibilidades de penetrar en la región alveolar. Cuánto más pequeña es una partícula, más probabilidades tiene de penetrar más profundamente en los pulmones. El tamaño de la partícula, su masa, la composición química y los cocientes de adhesión determinan su toxicidad pulmonar o sus efectos patogénicos.

Cuando se inhalan ciertas partículas (por ejemplo dióxido de titanio, nanotubos de carbono, etc.) se pueden acumular en los pulmones e inducir enfermedades crónicas como inflamación pulmonar, neumonía, granuloma pulmonar, etc. Una vez la partícula ha alcanzando el torrente sanguíneo es capaz de llegar al cerebro. No obstante, hasta el momento del informe no se han llegado a conclusiones definitivas sobre la toxicidad considerando únicamente el tamaño de las nanopartículas.

Ingestión

El tamaño de la partícula y el área superficial son características importantes de un material desde una perspectiva toxicológica. Las nanopartículas pueden prolongar drásticamente el tiempo de permanencia de ciertos compuestos en el tracto gastrointestinal haciendo disminuir la eficacia de los mecanismos de depuración y protección internos. Algunas nanopartículas son capaces de penetrar profundamente en los tejidos a través de los capilares más finos, permitiendo la absorción efectiva de compuestos en ciertos objetivos del organismo, adentrándose así en el campo de la nanomedicina. Partículas mayores que una micra son incapaces de penetrar a través de la mucosa intestinal, pero las nanopartículas se encuentran por debajo de este tamaño.

Los potenciales riesgos de la nanotecnología aplicada a la comida están aún por determinar, ya que en la propia naturaleza encontramos numerosas nanopartículas sin intervención alguna del hombre: proteínas y polisacáridos son ejemplos de ello. Aún permanece indeterminado si las propiedades físicoquímicas de los nanomateriales implicarán nuevos mecanismos y daños impredecibles al cuerpo humano.

Por otro lado, la reducción de las dimensiones de los materiales a escalas nanométricas no tiene porqué ser necesariamente perjudicial. Algunos estudios muestran que ciertas substancias típicamente tóxicas, como por ejemplo el selenio, muestran menos toxicidad cuando se reducen a tamaño nanométrico. Los nanotubos de carbono puros administrados en la tráquea de ratones producen la muerte inmediata, mientras que si se dopan con nitrógeno se reduce su peligrosidad.

Enlaces de interés

Artículo "The Development of regulations for food nanotechnology", Chi-Fai Cahu, Shiuan-Huei Wu, Gow-Chin en (2007):

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6VHY-4N1466T-3&_user=885410&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000047353&_version=1&_urlVersion=0&_userid=885410&md5=e44997daa37d14e2b0e479fc83ed707f

El proyecto CORDIS ofrece una amplia lista de referencia sobre seguridad en la nanotecnología:

http://cordis.europa.eu/nanotechnology/src/safety.htm

Podemos encontrar un informe del proyecto CORDIS, "Particle Risk", en:

ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/nanotechnology/docs/particle-risk.pdf

El portal Nanosafe ofrece grandes cantidades de información sobre este campo:

http://www.nanosafe.org

Por Gurkhy

Es un hecho que la aplicación de la nanotecnología a los alimentos está creciendo rápidamente. Una prueba de ello son los muchos artículos que se han publicado sobre el tema, no sólo en revistas especializadas, si no también en páginas dirigidas a un público más general, como el Newsletter de supermercados Eroski. Las ventas mundiales de "nanotechnology products" para el envasado de comida y bebida fueron de 860 millones de dólares en 2004 respecto a los 150 millones de 2002. En el año 2000, Kraft Foods puso en marcha su propio laboratorio de nanotecnología, apostando por la innovación en el mercado de las bebidas.

Todo esto ha llamado la atención de los gobiernos y de las empresas privadas, ya que es un hecho que la regulación de la nanotecnología todavía no está dirigida a su uso en los alimentos.

Para alcanzar una regularización universal de estos productos hace falta llegar a un consenso sobre factores como el tamaño de la partícula, procesado, propiedades físicoquímicas, seguridad y riesgos. También es necesario comprender que la nanotecnología generará aplicaciones que involucrarán diversas agencias de control y regulación.

En un artículo del 2006 publicado por la Information Systems for Biotechnology (ISB), organización que se encarga de proporcionar información sobre las ventajas y riesgos de la biotecnología en la agricultura y el medio ambiente, se habla de los nuevos avances que se están produciendo en el campo de la industria alimentaria gracias a la incorporación de la nanotecnología, y de la necesidad de establecer un mecanismo regulador (Jones, P.B.C. "A revolution in agriculture and the food industry", (2006)).

En "The development of regulations for food nanotechnology", C-F. Cahu, S-H. Wu y G-C. Yen proponen diferentes criterios a tener en cuenta en el momento de realizar la regulación de la "nanocomida". Algunos de los puntos clave son:

1. Tamaño de la Partícula

¿Cuál es el límite para la nanocomida?

¿Qué tipo de técnicas de análisis se utilizan para medir estas partículas?

¿En qué momento del procesado del producto debe medirse el tamaño de la partícula?

2. Propiedades Físicas y Químicas

¿Los materiales de la nanocomida son naturales o artificiales?

¿Serán asimilados y metabolizados por el organismo humano los productos con nanopartículas de igual manera que los productos convencionales?

Considerar las propiedades mecánicas, térmicas, estabilidad del pH, concentración, masa, solubilidad, etc.

3. Procesado

¿Son los nanomateriales producidos mediante la síntesis a partir de materiales más elementales (proceso "bottom-up") o a partir de la reducción un material grande mediante troceo y separación hasta llegar a la nanoescala (proceso "top-down")?

Debido a la alta capacidad de adsorción de la superficie de estos materiales, ¿hay compuestos dañinos generados al final del proceso?

4. Seguridad

¿Son los nanomateriales modificados químicamente?

¿Se los considera una nueva substancia?

Considerar los peligros de la acumulación de nanomateriales en el organismo humano.

¿Qué métodos se utilizan para mostrar y afirmar la toxicidad de nanomateriales?

Los progresos en este campo no han tardado en hacerse notar:

· El proyecto Europeo CORDIS (Servicio de Información para la Investigación y Desarrollo de la Comunidad) presenta en su página web su informe "Actividades Europeas en aspectos éticos, legales y sociales y gobernabilidad de la nanotecnología", que muestra un historial de los fondos destinados en la Unión Europea a la investigación en nanotecnología así como los diferentes proyectos relacionados con su entendimiento, divulgación, y estudio desde los ámbitos de la legalidad, la ética y la influencia social, haciendo un resumen de los proyectos actuales. Es un informe muy completo que nos da una idea general de la investigación actual de la nanotecnología y el esfuerzo de la Unión Europea para conseguir un marco general que englobe todos los ámbitos que se desprenden de la misma.

· En el portal Nanoforum podemos encontrar artículos que hacen referencia a la regulación y el riesgo de la nanotecnología.

· El portal inglés http://www.safenano.org/ muestra de manera independiente los avances en la regulación de la nanotecnología, los eventos futuros en la Unión Europea así como los artículos más modernos sobre efectos de las nanopartículas en el organismo humano, sin duda un enlace muy útil para estar al día sobre los avances reales de la nanotecnología, los que ya suponen una aplicación en la vida cotidiana.

Por Guillermo Alonso Flores

La mayor parte de las aportaciones de este blog van destinadas a analizar los avances en nanotecnología "seca". Ahí van encaminadas la mayor parte de las investigaciones en materiales nanoestructurados, computación cuántica, superconductores y otros avances que nos harán la vida más fácil en las siguientes décadas, aplicados normalmente a materiales de uso "externo" como un circuito, un transistor o un material con propiedades específicas. Sin embargo, hay otra forma de nanotecnología más próxima a la biología: la nanotecnología húmeda. Utiliza componentes distintos; en lugar de nanotubos de carbono o fullerenos, emplea materiales que llevan millones de años autoensamblándose y funcionando a escala nanométrica en el interior de todos nosotros: los péptidos (incluidos los péptidos más largos como las proteinas) y los ácidos nucleicos, ADN y ARN.

Estas nanoestructuras de viejo cuño han demostrado su utilidad en un medio complejo y en cierto sentido lleno de desafíos: la disolución acuosa. El agua tiene una serie de particularidades que la hacen única. Es un medio de elevada densidad y elevado calor específico, constituido por moléculas de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. La elevada electronegatividad del oxígeno y la baja electronegatividad del hidrógeno la convierten en una molécula altamente polar. Las moléculas cargadas o polares en el agua se solvatan con muchísima facilidad; las moléculas en disolución no se encuentran ordenadas sobre una superficie, donde es fácil llevar una "cuenta" de aquellas que han sido ya intervenidas y cuáles no. El agua líquida se encuentra por definición por encima de los 0ºC de temperatura; esta energía calorífica dota a las moléculas en disolución de un movimiento espontáneo y aleatorio, el movimiento browniano, que tiende a distribuirlas al azar por toda la disolución. El problema es que todas las estructuras vivas realizan sus funciones en una matriz de agua líquida, a temperatura ambiente. En estas circunstancias las herramientas óptimas son aquellas mejor adaptadas a estas condiciones.

El mejor ejemplo a la hora de abordar las interacciones entre estos polímeros y el agua son las proteínas. Las proteínas son cadenas de aminoácidos en las cuales el grupo amino de un aminoácido se une al grupo carboxilo del aminoácido siguiente, quedando libres un grupo amino en un extremo de la molécula y un grupo carboxilo en el extremo opuesto. Puesto que cada carbono tiene cuatro enlaces, cada aminoácido tiene dos enlaces libres; generalmente uno de ellos es un hidrógeno y el otro un grupo funcional más o menos largo; si en este grupo funcional sólo hay átomos de carbono y de hidrógeno, éste será relativamente apolar. Si hay otros átomos como oxígeno, nitrógeno o azufre, este grupo será relativamente polar. En los péptidos se da giro libre entre los enlaces de la cadena principal, por lo que en disolución acuosa, la proteína tenderá a "esconder" sus zonas apolares entre los repliegues de la molécula y a "exhibir" sus zonas polares al entorno acuoso; estas zonas polares establecerán enlaces de hidrógeno con el agua. Esta diferencia de comportamientos entre aminoácidos modificará la forma de la proteína, haciéndola adoptar su estructura terciaria. En la naturaleza, las proteínas funcionales lo son no tanto por las propiedades de la cadena de aminoácidos que las compone sino por la forma que adoptan por interacción con las moléculas de agua en disolución. Es pues una nanoestructura especializada en el funcionamiento en disolución acuosa.

Esto nos da una nueva visión sobre las ciencias tradicionales que utilizan proteínas con fines específicos, como la enzimología; realmente es una forma de nanotecnología húmeda. En combinación con la nanotecnología de materiales, base de la nanotecnología seca, ha dado ya lugar a múltiples avances, especialmente en aplicaciones biomédicas. Un ejemplo llamativo es la bacteriorrodopsina programable, que puede activar un comportamiento autótrofo en una halobacteria cuando la concentración de oxígeno desciende hasta el punto de que la bacteria no puede mantenerse en su forma heterótrofa.

Sin embargo, las funciones de los nanosistemas húmedos no se limitan al campo de la salud. Se han conseguido diseñar, por ejemplo, ordenadores de ADN basados en las uniones específicas de éstos, cadena a cadena y en matemática combinatoria.

Por SILVIA FERREIRA

   Recientemente ha sido publicado en Nature, y posteriormente en distintos medios de divulgación científica (madridmasd), un artículo donde un grupo de científicos pertenecientes a prestigiosas instituciones científicas, Harvard-MIT, Universidad de California y el Instituto de Tecnología de la Universidad de Cambridge, han logrado crear un material de silicona que permite transportar fármacos a un área concreta sin causar efectos secundarios.

   La investigación está  basada en el desarrollo de materiales fluorescentes capaces de transportar medicamentos, liberarlos en la zona deseada y además que no dejen residuos tóxicos en el organismo. Hasta ahora, existían nanopartículas capaces de identificar células cancerosas, pero suponían un riesgo al usarlas en seres vivos. Los nanotubos de carbono, las nanopartículas de oro o los puntos cuánticos son los nanomateriales usados hasta ahora, pero con la desventaja de que todos ellos resultan tóxicos en sí mismos, se convertían en tóxicos al descomponerse o dejaban metales pesados en el organismo.

   El descubrimiento realizado por el equipo dirigido por el químico Michael Sailor permite localizar e identificar la zona afectada por el cáncer, transportar el medicamento hasta allí y después degradarse sin dejar rastro de su presencia. La principal aportación de este estudio es que estas nanopartículas permiten encontrar zonas tumorales muy pequeñas con gran exactitud. Un ejemplo del mecanismo de funcionamiento de estas células sería imaginar a estas nanopartículas como un imán para localizar algo metálico en medio de una montaña de basura, asegura el investigador Javier Tamayo del Instituto de Microelectrónica de Madrid perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

   Para lograr su objetivo, los científicos equiparon el nuevo material por un lado con moléculas capaces de identificar las células tumorales y de unirse a ellas y otras que se activan antes de ser inyectadas y fluorecer al ser observadas con luz infrarroja. De esta forma se puede saber dónde se encuentra el área afectada por el cáncer y el tamaño exacto que tiene el tumor. Se puede llevar a cabo un seguimiento completo del nanomaterial introducido desde el primer momento hasta su completa degradación.

Enlace de interés:

http://postadental.cl/?p=28

Por JAVIER BARTOLOMÉ

    El uso de nanomáquinas introducidas en el interior del cuerpo humano para mejorar su rendimiento ha sido desde siempre dominio exclusivo de las novelas y relatos de ciencia ficción. Sin embargo, los últimos avances en el campo de la nanotecnología nos acercan poco a poco a una realidad en la que el uso de nanodispositivos implantados en nuestro interior será algo de uso común entre todos nosotros.

   Un ejemplo lo tenemos en el nuevo dispositivo que está desarrollando el equipo de Heather A. Clark de los laboratorios Draper de Massachusetts. Se trata de una tinta compuesta por nanopartículas capaces de cambiar de color en función de la concentración de glucosa de su entorno. Esta tinta se introduciría en la piel de forma similar a un tatuaje y podría usarse en enfermos de diabetes, lo que les permitiría controlar su nivel de glucosa simplemente mirando el color de su tatuaje. Actualmente la medida del nivel de glucosa requiere del análisis de una gota de sangre extraída, por ejemplo, de un pinchazo en el dedo, con la consiguiente molestia que ello produce. El tatuaje con nanosensores eliminaría la necesidad de realizar el pinchazo en cada medida, aunque sería necesario renovarlo cada cierto tiempo.

   La idea no es nueva. El uso de marcadores para la detección de distintos compuestos en el interior de nuestro organismo lleva ya muchos años aplicándose. Uno de los problemas que ha presentado siempre este tipo de sustancias ha sido la biocompatibilidad, que llevaba a que muchas fueran degradadas rápidamente por el cuerpo, antes de que fueran de utilidad. Ello llevó a la fabricación de cápsulas que las protegieran de la acción de los anticuerpos y otros elementos hostiles, dando lugar a una nueva generación de nanosensores. Ya en el 2007 este mismo grupo desarrolló y probó con éxito un sensor de sodio que se basaba en un mecanismo similar. Las nanopartículas que se encuentran disueltas formando la tinta están compuestas principalmente por tres partes: un "pigmento" capaz de cambiar de color al reaccionar con el compuesto a detectar, una matriz polimérica que lo contiene, y un recubrimiento biocompatible que permite su disolución en medios acuosos (ya que la matriz en sí no es soluble en agua, es decir, es hidrófoba) y evita su degradación con el tiempo. El tamaño promedio de estas partículas ronda los 120 nm, que es un tamaño ideal para aplicaciones biológicas.

  Originalmente la tinta detectora de sodio se ideó para permitir el seguimiento de este elemento a través de diferentes procesos, como la sinapsis y los latidos del corazón. La reacción entre una molécula de pigmento y un ion de sodio hace que aquella se vuelva fluorescente cuando se le aplica radiación infrarroja. De este modo puede monitorizarse los cambios de concentración a través de las células e inferir así su recorrido a través del proceso.

   Tras el éxito en las pruebas con ratones decidieron cambiar el enfoque y ver si eran capaces de fabricar un sensor que permitiera conocer de forma rápida y sencilla la concentración de glucosa de una persona. De momento los resultados parecen prometedores. Se ha conseguido una tinta que cambia de un color violeta en ausencia de glucosa a amarillo cuando la concentración es alta. Para un nivel adecuado de glucosa el tono se torna anaranjado. Sin embargo, aún faltan ciertas cuestiones por responder, como, por ejemplo, si el nivel de glucosa en la piel es realmente indicativo de su nivel en sangre, o si bien presenta un retardo; o que las nanopartículas no provoquen ningún tipo de respuesta inmune en seres humanos, que alteraría significativamente el nivel de glucosa en sus alrededores, falseando la medida.

  Puede que aún quede un largo camino que recorrer para alcanzar los tópicos de la ciencia ficción, sin embargo los primeros pasos en dicha dirección ya están dados, y parecen pasos firmes y decididos. Por otro lado, este tipo de tecnología suscita otras cuestiones menos agradables. Por ejemplo, ¿llegaremos a hablar de nanodoping en deportistas, de forma similar al dopaje técnico que se está planteando ahora con los trajes de baño en la natación? El tiempo lo dirá.

Enlaces de interés:

• http://www.technologyreview.com/biomedicine/22014/
• http://dsc.discovery.com/news/2009/02/12/diabetes-tattoo.html
• http://www.draper.com/nanosensor/documents/nl0707860.pdf

Por Gurkhy

La Nanotecnología, nuestro superhéroe favorito, se enfrenta a una nueva misión: la comida; y para superarla debe vencer a un enemigo nada duro de roer: el consumidor.

El consumidor habitual, los hombres y mujeres que pueblan los supermercados no están familiarizados con el lenguaje ni los entresijos de la ciencia. Cuando necesitan pan, piensan en harina y agua y ni pueden llegar a imaginarse a miles de nanocápsulas de aceite de pescado “viviendo” en una rebanada de Bimbo.

Por eso los estudios ahora se enfocan en dos direcciones. Primero, desarrollo de nanopartículas en la alimentación, y segundo, asegurarse de que los consumidores entienden las ventajas del producto, algo que une estrechamente la ciencia con el marketing.

Según el estudio realizado por M. Siegrist del Institute for Environmental Decisions (Zurich) y sus colaboradores de otras instituciones Suizas, el problema se puede explicar a través del siguiente esquema:

Es decir, la percepción que el consumidor tiene de las nanopartículas en la alimentación afectará al beneficio que percibe de estos productos y también al riesgo. De ambas cosas depende su predisposición a consumir este tipo de artículos.

Por eso la “educación” del futuro cliente es fundamental. Las empresas que están invirtiendo en esta rama de la nanotecnología deben asegurarse de que entienden correctamente las ventajas e inconvenientes, y eliminar los rumores infundados aportando mucha información, o se arriesgan a perder una cantidad de dinero importante. Un ejemplo lo tenemos en Supermercados Eroski, que informan a sus clientes sobre estos avances a través de su newsletter .

Por Gurkhy

La nanotecnología está presente en nuestra vida diaria de una manera mucho más importante de la que imaginamos. Prueba de ello es el artículo elaborado por el departamento de Ciencia alimenticia y Biotecnología de la Universidad Chung Hsing (Taiwan) y divulgado por la publicación  “Trends in food Science & Technology ”, que da cuenta de algunas de las aplicaciones de esta rama de la ciencia en un sector tan fundamental como el de la alimentación.

En concreto, se enumeran usos en hasta cuatro ámbitos diferentes:

Procesamiento de comida:

• Diseño de colores y sabores: ¿Cómo hacer un zumo más sabroso o más atractivo a los ojos del consumidor? Añadiendo nanocápsulas que luego estallan. En este caso la clave es saber cuáles deben estallar, cuándo y con qué frecuencia, para que la mezcla de colores sea la deseada y no nos encontremos con un batido de color sospechoso y sabor extravagante…

• Purificación de agua: Con la ayuda de nanomembranas. Eso favorecería especialmente a los países en desarrollo, ya que la desalinización y el reciclaje del agua serían mucho más baratos con esta técnica según han demostrado científicos de la Universidad de California con el diseño de una membrana que necesita menos energía para que el agua sea bombeada a través de ella.

• Desarrollo de hierbas medicinales: Extracción de los principios activos de las plantas medicinales y encapsulación de los mismos.

• Refinar el aceite usado: Un nanodispositivo catalítico consigue refinar el aceite ya usado para freír.

• Proteínas de leche: La alfalactoalbúmina, una proteína de la leche, permite formar nanotubos para la nanoencapsulación de moléculas que se quieran incorporar a algunos alimentos, como por ejemplo las explicadas en los puntos anteriores. También se pueden utilizar para hacer gelatinas, soluciones viscosas, etc.

Envasado de comida:

• Plata, TiO₂, SiO₂: Se pueden añadir nanopartículas de estos elementos en los materiales de envasado para incrementar la resistencia al calor, proteger los alimentos de los microbios, de la luz ultravioleta. También pueden hacer los materiales más o menos permeables.

• Nanocompuestos de nylon: Se utilizan para botellas de cerveza y otras bebidas alcohólicas. Su objetivo es evitar que se evapore y conservar su frescura.

Nutraceutical delivery:

• Introducción de nanopartículas como antioxidantes o carotenoides en el agua y en los zumos.
• Nanocápsulas utilizadas para el transporte de vitaminas, minerales y aceites esenciales, y el encapsulamiento de las mismas para protegerlas y preservar el sabor de los alimentos.

Seguridad y detección:

• Un nanocantilever recubierto de proteínas, que por naturaleza vibra a una determinada frecuencia, es una nueva clase de sensor de silicona extremadamente pequeño para la rápida detección de virus y bacterias. Cuando una bacteria llega al dispositivo, éste comienza a vibrar con una frecuencia distinta, lo que facilita su localización.

Por Cristina Chamorro 

Se han conseguido desarrollar varios sistemas que actúan como dispensadores de medicamentos a escala nanométrica, como por ejemplo, aquel controlado mediante la aplicación de pulsos de luz ultravioleta que se comentó en este blog. Sin embargo, ahora me gustaría centrarme en una publicación del año pasado en la revista IEEE Transactions On Biomedical Engineering donde un grupo de ingenieros del Birck Nanotechnology Center, perteneciente a la Universidad de Purdue, ha desarrollado un dispositivo diminuto que podría optimizar el tratamiento de radioterapia en enfermos de cáncer.

Aparte del invento en sí, que parece poseer un gran potencial, la noticia posee otro aspecto interesante: la difusión de la misma en ciertos ámbitos. En particular, el uso de la palabra "nano-dosificador", a pesar de que los propios investigadores, en el artículo y la nota de prensa de su centro de investigación nunca lo llaman así. Esto da idea de lo fácilmente que se usa el prefijo nano en noticias sobre estructuras o inventos que, estrictamente hablando, no poseen tamaños nanométricos (este dosímetro es mucho mayor). En este caso el error puede haberse producido quizá por haberse realizado la investigación en un centro de nanotecnología. Por otro lado, no es un dosificador, sino un dosímetro.

El dosímetro

Se trata de un dispositivo inalámbrico del tamaño de un alfiler encerrado en un capilar de cristal lo suficientemente pequeño como para poder ser inyectado directamente en el tumor con una jeringuilla. Una vez inyectado, indicaría a los médicos la dosis de radiación administrada sobre el tumor mediante tratamientos de radioterapia. Además permitiría la determinación del lugar exacto del tumor, algo muy importante pues siempre existe un cierto desplazamiento del mismo a lo largo del tratamiento. El dispositivo está incluido en una cápsula herméticamente cerrada, por lo que no tiene que ser eliminado del cuerpo.

Esta información ayudará a ganar eficiencia a la hora de eliminar tumores, según Babak Ziaie, investigador del Birck Nanotechnology Center. Ziaie ha liderado el equipo que ha estado testando este prototipo de "micro-dosímetro pasivo implantable inalámbrico" y asegura que en 2010 podrá empezar a ser probado clínicamente.

Aunque los técnicas convencionales basadas en imágenes proporcionan la posición del tumor durante la terapia, son procedimientos muy caros y que muchas veces requieren rayos X, que usados asiduamente pueden dañar el tejido. Por el contrario, este dispositivo usa identificación por radio frecuencia (RFID en inglés), que no emite rayos-X dañinos.

El dispositivo, que no tiene baterías y será activado por bobinas eléctricas situadas cerca del paciente, es una versión en miniatura de los dosímetros que llevan consigo los operarios que trabajan en lugares donde hay radioactividad.

El mismo grupo de ingenieros ya presentó una primera versión de este dispositivo inalámbrico en 2006. Aquel primer prototipo, a pesar de tener la sensibilidad adecuada, era demasiado grande y no permitía ser implantado fácilmente. Era muy parecido al circuito que encontramos en una radio y fue un buen ejemplo de un sistema microelectromecánico, o pequeño dispositivo mecánico fabricado con procesos vinculados a la fabricación de elementos electrónicos.

La versión que ahora se presenta ha permitido reducir considerablemente su tamaño y desarrollar un dosímetro más sensible, pudiendo ser implantado usando una inyección convencional. Los investigadores han probado el prototipo con cobalto radioactivo.

Los trabajos continuarán, ya que la finalidad ahora es encontrar un modo de simplificar y abaratar el proceso de fabricación del dispositivo. El diseño actual parece facilitar bastante este proceso, ya que no requiere la presencia de intrincados circuitos, lo que lo convierte en una tecnología fácil y barata.

El tamaño del diseño presentado es de alrededor de 2,5 milímetros de diámetro y dos centímetros de largo. Estas medidas son lo suficientemente reducidas como para caber en una aguja e inyectarlo directamente en el tumor, pero los ingenieros trabajan ya en reducir todavía más su tamaño, hasta alcanzar el de un grano de arroz (medio milímetro de diámetro por un centímetro de largo).