Nanotecnología

Por Santiago Lamas

El día 21 de Diciembre de 2009, se publicó en la revista científica SMALL el artículo titulado ‘Intracellular silicon chips in living cells’ (‘Chips de silicio dentro de células vivas’). El logro ha sido llevado a cabo por un grupo de 12 científicos españoles del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB) que pertenece al Centro Nacional de Microelectrónica (CNM) del CSIC.

Fundamentalmente lo que han logrado es implantar sensores de silicio en células vivas. De modo que este hecho innovador será el precursor de avances en la detección y monitorización de sucesos que pueden darse en las propias células, además nos permitirán por ejemplo detectar precozmente ciertas enfermedades o incluso la propia reparación de las células enfermas. Digamos que estos sensores de silicio podrían advertirnos de lo que está sucediendo en la célula de forma directa, sin destruirla y sin cambiar sus propiedades y funciones.

Los chips usados como sensores, son el elemento por excelencia en electrónica; el silicio, y están fabricados industrialmente por un proceso bastante frecuente llamado fotolitografía. El tamaño de estos chips puede variar, y seguro serán cada vez más diminutos. De hecho se prevé que dentro de diez años se podrían inyectar unos 2500 transistores (ver gráfica de la imagen) en una célula viva típica (el tamaño medio de las células humanas es del orden de las micras).

En una entrevista realizada a dicho grupo, D. José Antonio Plaza que es uno de los investigadores, explica que existen varias maneras de introducir los chips en la célula viva. Una es la lipofección (encapsulamiento del chip en una vesícula llamada liposoma que luego entra a la célula por endocitosis), otra es la fagocitosis (la membrana de la célula crea una cápsula para el chip con su propia ‘piel’ y después se la introduce así misma) y la microinyección (haciendo uso de microagujas que inyectan el chip directamente en la célula).

Las biólogas del grupo, Dña. Patricia Vázquez y Dña. Teresa Suárez, explican que primero incubaron células humanas de HeLa con chips de silicio policristalino, pero este método daba rendimientos muy bajos y por ello optaron por la técnica de lipofección explicada anteriormente. Tras una semana descubrieron que más del 90% de las células que contenían chips aún seguían vivas. Basándose en éste y otros experimentos, concluyeron que los chips que habían fabricado, podían interactuar con el citoplasma celular sin cambiar su viabilidad y funcionalidad como sensor.

Lo que este equipo ha permitido es dar un primer paso en la innovación para la integración de los chips de silicio basados en MEMS (MicroElectroMchanical Systems; dispositivos con al menos uno de los elementos que lo componen del orden de las micras y que han sido fabricados utilizando tecnologías de microfabricación) dentro de las células. Y prevén que en un futuro los chips internos en las células puedan realizar un seguimiento in vivo y a tiempo real de cada evento celular. Pero evidentemente indican que aunque las observaciones que se han llevado a cabo son muy prometedoras, es necesario realizar las pruebas de toxicidad y compatibilidad pertinentes.

“Cómo van a interactuar en el futuro estos dispositivos con las células vivas, no lo sabemos con exactitud, pero seguro será algo nuevo y fascinante” concluye J. A. Plaza.
Otros enlaces de interés:
Página que recoge la noticia y parte de la entrevista a ciertos componentes del grupo IMB-CNM (CSIC)
Tesis Doctoral de la Dra. Mª José López Martínez en la que también explica ciertas técnicas utilizadas en la obtención de los chips de silicio

Por Pilar Barrado 

La computación cuántica es un paradigma de computación distinto al de la clásica. Es una de las áreas más estudiadas en la investigación y que probablemente revolucione más nuestra vida actual, este área aprovecha las propiedades del mundo cuántico para aumentar la eficacia y eficiencia de los ordenadores, en cuanto a computación se refiere; en cuanto se consiguiera realizar el computador cuántico, todos los sistemas de seguridad informática actuales quedarían obsoletos ya que estas nuevas computadoras serían muy seguras debido a sus propiedades cuánticas. La computación cuántica no solo mejorará la seguridad de la información, sino que el tamaño de los ordenadores será muchísimo menor al del actual, se podrían resolver una cantidad mayor de problemas nuevos gracias a una mayor capacidad de computación. Aunque todo esto todavía queda un poco lejos dadas las dificultades técnicas .

¿Qué significa esto? Se refiere a los fenómenos que tendrá que enfrentar la tecnología de las computadoras cuando el tamaño de sus componentes (transistores, circuitos, etc.) rebase un límite inferior determinado, para el que las leyes de la física son fundamentalmente diferentes a las que se aplican en el mundo macroscópico.

Aproximadamente cada dos años, la velocidad y la capacidad de almacenamiento de las computadoras se han venido duplicando; esto ha venido acompañado de una miniaturización del componente fundamental del hardware: el transistor. Actualmente por ejemplo, IBM puede fabricar chips (circuitos integrados de la computadora) de un cuarto de micrón (un micrón es una millonésima de metro), conteniendo cerca de 200 millones de transistores.

Por Ana Belén Quesada 

   Los diseñadores de circuitos integrados buscan continuamente incrementar la potencia de computación, por tanto unos de sus objetivos pasa por la disminución de las dimensiones de los componentes de los chips hasta la escala nanométrica. Los nanotubos de carbono y los nanocables, que empezaron a estar disponibles en los años noventa, son candidatos prometedores para actuar como conexiones en esta escala porque ambos poseen interesantes propiedades. La impresionante conductividad de estos nanotubos de carbono les convierte en materiales muy interesantes para una amplia variedad de aplicaciones electrónicas, pero encontrar técnicas para fijar los nanotubos individuales a los contactos de metal ha demostrado ser un desafío. El nuevo método empleado por los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer permite precisamente esto, ofreciendo una solución práctica al problema del empleo de los nanotubos de carbono como dispositivos de interconexión y en los chips de ordenador. Habría que recordar que los nanotubos de carbono muestran una resistencia mecánica asombrosa y son excelentes conductores de la electricidad, con la capacidad de producir interconexiones muchas veces más rápidas que las actuales basadas en el cobre. Los nanocables de oro también tienen propiedades ópticas y eléctricas muy interesantes y son compatibles con las aplicaciones biológicas.  Con el fin de aprovecharse de lleno de estos materiales, los investigadores prueban la idea de combinarlos para obtener una nueva generación de nanomateriales híbridos. Esta estrategia es un buen método para unir las fuerzas de ambos materiales. Fung Suong Ou, ha descrito en un artículo recientemente publicado una nueva técnica como método de unión del actual puzzle nanoelectrónico, con el que se podrá conseguir la unión de los descubrimientos de numerosos científicos en este ámbito para dar lugar a una verdadera electrónica basada en nanotubos. Los nanocables de metal fabricados con esta nueva técnicas se obtienen a partir de una plantilla de alúmina que puede diseñarse para tener el tamaño de sus poros en el rango nanométrico. Los cables de cobre o de oro se depositan dentro de esos poros, y todo el conjunto se introduce en un horno donde está presente un compuesto rico en carbono. Cuando el horno se calienta a altas temperaturas, los átomos de carbono se depositan a lo largo de la pared de la plantilla y los nanotubos de carbono crecen directamente sobre los hilos metálicos. Continue reading »