Nanotecnología

Algunos ejemplos de Nanobiotecnología: 

• Poder celular: Ya existe una nano máquina sumamente compleja y que opera con un motor, construida por Carlo Montemagno (de la Universidad de California en Los Ángeles). En ella una proteína que actúa como motor giratorio de la célula de una bacteria y la conectó a un “nano propulsor”, un cilindro metálico de 750 nm de largo y 150 nm de ancho. El motor biomolecular fue alimentado por el trifosfato de adenosina de la bacteria, (conocido como ATP, la fuente de energía química de las células) y pudo rotar el nano propulsor a una velocidad promedio de ocho revoluciones por segundo. 

• Plástico vivo: Investigadores de materiales en varias partes del mundo están tratando de perfeccionar la manufactura de nuevos tipos de plásticos, produciéndolos por biosíntesis en vez de síntesis química: los nuevos materiales son “cultivados” por bacterias en vez de que los científicos los mezclen en batidoras en sus laboratorios. Pueden conducir hacia el desarrollo de plásticos a partir de fuentes no petroquímicas, revolucionando una importante industria multinacional.

• Glóbulo olímpico: el investigador Robert Freitas está desarrollando un glóbulo rojo artificial capaz de transportar 236 veces más oxígeno hacia los tejidos de lo transportan los glóbulos rojos naturales.24 El glóbulo artificial, llamado “respirocito” mide un micrón (1000 nanómetros) de diámetro y cuenta con una nano computadora integrada, que puede ser reprogramada a control remoto mediante señales acústicas externas.  

Nanobiotecnología: ¿Cuáles son sus implicaciones?  Parece claro que la nanobiotecnología tiene la posibilidad de mejorarar el ambiente y contribuirá al bienestar de la humanidad —especialmente en los sectores alimentario y farmacéutico. Ejemplo de ello es la empresa subsidiaria de Kraft, Philip-Morris, con valor de 34 mil millones de dólares, que ya en 1999 estableció el primer laboratorio de nanotecnología alimentaria de esa industria. En el 2000, Kraft lanzó el consorcio NanoteK, involucrando a 15 universidades y laboratorios de investigación pública, para que se ocuparan de la investigación básica para la tecnología alimentaria. Lista o no, la nanotecnología está en camino. La revolución nanotecnológica está evolucionando silenciosamente más allá del espectro de las regulaciones gubernamentales debido a que las tecnologías nanoescalares pueden aplicarse a prácticamente todos los sectores industriales, ningún organismo regulador tiene directrices sobre ésta. Es necesario, ante todo este avance plantearnos preguntas tales como ¿qué impactos podrían tener las nanopartículas flotando en el ecosistema, o en nuestros alimentos o nuestros cuerpos? ¿Qué pasa si las nanopartículas creadas por humanos son lo suficientemente pequeñas como para que burlen nuestro sistema inmunológico y se introduzcan en las células vivas? ¿Quién las controlará? ¿Los gobiernos no deberían aplicar el Principio Precautorio?.  En este sentido el Grupo de Acción sobre Erosión, Tecnología y Concentración, Grupo ETC, que se dedica a la conservación y desarrollo sustentable de la diversidad cultural y ecológica y a la promoción de los derechos humanos, ha mostrado su preocupación.

Es el otro lado de la ciencia, al igual que la nanobiotecnología es capaz de proporcionar soluciones a enfermedades y facilitarnos la vida, nos puede llevar por el camino armamentístico, esperemos que en el futuro (ya el presente) seamos capaces de orientar esta enorme fuerza por el camino del bienestar.    

El impacto más importante de las tecnologías a nano escala podría resultar de la fusión de la nanotecnología y la biotecnología: una nueva disciplina apenas reconocida, llamada nanobiotecnología, que ya tiene su impacto, como por ejemplo en Estados unidos donde una quinta parte de los negocios nanotecnológicos en los Estados Unidos (el 21%), usa nanobiotecnología para desarrollar productos farmacéuticos, sistemas de administración de medicamentos dentro del cuerpo y otros productos relacionados con la atención de la salud, teniendo en cuenta la creciente inversión en nanotecnología (La NSF predice que el mercado de los productos nanoescalares alcanzará un billón de dólares por año para el 2015), la inversión en esta nueva disciplina es considerable.

Nanobiotecnología: nanotecnología + biotecnología

La nanotecnología es la manipulación de átomos y moléculas para crear nuevos productos. En la nano escala, donde los objetos se miden en millonésimas de milímetro, se difumina la frontera entre lo vivo y lo no vivo. A nano escala, el comportamiento de átomos individuales está regido por la física cuántica. Aunque la composición química de los materiales permanece igual, las partículas nanométricas frecuentemente presentan propiedades muy diferentes e inesperadas. Características fundamentales de la fabricación, tales como el color, la resistencia, la conductividad eléctrica, el punto de fusión, —propiedades que usualmente consideramos en los materiales— pueden cambiar por completo a nano escala.

En sus inicios, los entusiastas de la biotecnología prometieron cultivos con enorme resistencia a enfermedades, con tolerancia a la sequía y cultivos autofertilizables. Los primeros productos genéticamente modificados aparecieron a mediados de 1990, fueron variedades de plantas tolerantes a herbicidas —semillas transgénicas capaces de sobrevivir a los baños de agrotóxicos de alguna corporación. La industria agroquímica reconoció que es mejor negocio adaptar las plantas a los químicos que adaptar los químicos a las plantas (Se deben invertir cientos de millones para lograr que un nuevo agrotóxico pase el laberinto regulatorio y pueda ser comercializado). La industria biotecnológica descubrió recientemente que los cultivos transgénicos pueden ser “fábricas vivientes” para la producción de proteínas terapéuticas, vacunas y plásticos, de una forma más barata y eficiente que construir costosas instalaciones fabriles. Sin embargo no resuelven un grave y persistente problema: que los organismos transgénicos vivos son difíciles de controlar o contener. Un ejemplo de ello ocurrio en Iowa, conde se descubrió que residuos del maíz farmacéutico diseñado para producir una vacuna para cerdos, había contaminado 35 327 litros de frijoles de soja.

Los investigadores de la nanotecnología acuden cada vez más al mundo biomolecular para aprender sus estrategias y para obtener materias primas. La maquinaria de la naturaleza puede brindar el camino para la tecnología de construcción atómica precisamente porque los organismos vivos son capaces de autoensamblarse y en ese sentido son máquinas autorreplicantes ya listas. A la manipulación a nivel nanoescalar que busca fusionar a nano y bio para que la materia inerte y la materia viva sean compatibles y/o intercambiables, se le denomina nanobiotecnología.

Fusiones y adquisiciones: Cuando los ámbitos de lo viviente y lo inerte se fusionen en la nanotecnolgía, ocurrirá de dos formas. La materia biológica será extraída y manipulada para desempeñar funciones de máquina como por ejemplo adaptando partes de virus y bacterias. Y viceversa, se utilizará material no biológico dentro de los organismos vivos para desempeñar funciones biológicas. Los investigadores esperan mezclar lo mejor de ambos mundos, buscan combinar las capacidades de la materia no biológica (como la conductividad eléctrica, por ejemplo) con las capacidades de ciertos tipos de material biológico (autoensamblaje, autorreparación y adaptabilidad, por ejemplo). En la macroescala, los investigadores están ensamblando organismos biológicos para funciones industriales miniaturizadas. Por ejemplo en la Universidad de Tokio cuentan con cucarachas que se pueden controlar por control remoto mediante microchips implantados para localizar víctimas en los desastres.

    Eric Drexler en su obra "Engines of Creation" en 1986 escribió: "El enfermo, el anciano y el herido sufren una desorganización de sus átomos provocada por un virus, el paso del tiempo o un accidente de coche. En el futuro habrá aparatos capaces de reorganizar los átomos y colocarlos en su lugar." 

 Hace mas de veinte años esto podría parecer ciencia-ficción pero hoy en día, en pleno siglo XXI, podemos decir que la realidad supera la ficción y esa realidad se llama nanomedicina y se podría describir como la rama de la nanotecnología que permitiría la posibilidad de curar enfermedades desde dentro del cuerpo y a escala celular o molecular, es decir, podría cambiar las enfermedades tal y como las conocemos ahora con campos como la reparación de tejidos, defensa y mejora de los sistemas biológicos humanos, administración de medicamentos a las células, etc.

Un caso interesante es el de Robert Freitas, investigador del Instituto de Fabricación Molecular de California, que ha creado una especie de glóbulo rojo artificial bautizado como respirocito. Con una sola micra de diámetro, este "robot" esférico imita la acción de la hemoglobina natural que se encuentra en el interior de los hematíes, aunque con la capacidad de liberar hasta 236 veces más oxígeno por unidad de volumen, que un glóbulo rojo natural. Con una simple inyección que contenga respirocitos podríamos llegar a bucear durante dos horas y media, e incluso vivir con el corazón parado durante cuatro horas… ¡¿ cuatro horas ?! Teniendo en cuenta que en la actualidad en el momento en que se pare el corazón "pasas a mejor vida", ¿se imaginan la cantidad de vidas que se podrían salvar y la cantidad de riesgos que se podrían evitar en los quirófanos? Leer más »

La nanobiotecnología es la rama de la nanotecnología que se perfila como la de mayor impacto en un futuro próximo debido a sus importantes aplicaciones, especialmente, en el diagnostico de enfermedades y terapéuticas. Mucha culpa de ello la tiene los nanobiosensores, dispositivos capaces de detectar en tiempo real y con una alta sensibilidad y selectividad agentes químicos y biológicos, esto unido a su tamaño nanoscópico permitirían ser introducidos fácilmente en el interior del cuerpo humano.
Los nanobiosensores son los basados en propiedades ópticas y nos centraremos en dos fenómenos concretos. El primero es la modulación del campo evanescente y el segundo es el fenómeno de resonancia de plasmón.

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