Nanotecnología: la revoluciónmás prometedora.Rodrigo Mitchell López Báez
Los avances científicos y tecnológicos van a un ritmo tan acelerado que apenas podemosasimilar. La ley de Moore, expresa q...
proyectos en laboratorio ya están esperando poder actuar en los problemas de saludactuales.El diagnóstico es la primera pa...
Una técnica muy interesante para curar enfermedades complicadas, es yendo directoal ADN. Se pueden insertar secuencias de ...
exfoliación. No obstante, lenos primeros métodos que son más prácticos, se obtiene muypoco material lo cual solo es funcio...
sistemas con propiedades únicas que no pueden obtenerse con las tecnologías actuales deprocesado de materiales y fabricaci...
BibliografíaBirendraSrivastava, et al. "NanomedicineToImproveDrugDeliveryOutcomes."Chronicles Of Young Scientists 3.4 (201...
Moore, Gordon E.. “Progress in digital integratedelectronics”, IEEE InternationalElectronDevices Meeting, IEDMTechnicalDig...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Nanotecnología la revolución más prometedora.

173 visualizaciones

Publicado el

Publicado en: Tecnología
0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
173
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
63
Acciones
Compartido
0
Descargas
0
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Nanotecnología la revolución más prometedora.

  1. 1. Nanotecnología: la revoluciónmás prometedora.Rodrigo Mitchell López Báez
  2. 2. Los avances científicos y tecnológicos van a un ritmo tan acelerado que apenas podemosasimilar. La ley de Moore, expresa que la tecnología (en especial los transistores) sería cadavez más pequeña y más eficiente (Moore 1975). Con un crecimiento exponencial,proyectando que cada 18 meses la capacidad de los circuitos integrados se duplicaría. Sinembargo esta ley, que ha sido bastante acertada, comienza a decaer pues nos topamos antelímites físicos que impiden que el crecimiento continúe.La nanotecnología tiene lugar en áreas como la medicina, la industria textil,materiales, alimentos, electrónica, etc. Sus posibilidades son increíblemente sofisticadas yes por todo esto que es de gran interés para los científicos y recientemente para losgobiernos de países como EEUU, Japón, China y la Union Europea. Y se han dado cuentade que su desarrollo cambiará la forma en la que el ser humano resuelve sus necesidades.En el 2008 la revista “Científica“ publicó las proyecciones que se tenían sobre lasinversiones de diferentes países en nanotecnología. Se estimaba que en el mundo seinvertirían 7,849 millones de dólares. En el 2011 Científica publicó que en el mundo ya sehan invertido 67,500 mdd y la inversión de Estados Unidos sería de 2,180 mdd y Chinaatrás con 1,300 mdd. Los gobiernos están interesados en el desarrollo de estas tecnologíaspues los beneficios son grandes. Esta ciencia multidisciplinar está llena deoportunidades.Donde más se destaca es en la medicina, la industria farmacéutica y laelectrónica. La primera por fines muy humanos, la segunda también pero ciertamentelucrativos (es la segunda industria que más dinero mueve) y la tercera por la era tecnológicaen la que nos estamos desenvolviendo. La nanotecnología será una revolución quecambiará la forma en la que el ser humano, actualmente, resuelve sus necesidades.La nanomedicina es la aplicación de las nanociencias para el control de estructurasbiológicas con precisión atómica, y así mantener y establecer la salud. Un gran problema enla medicina es el bajo nivel de eficiencia y precisión en los medicamentos y aunado a estolos efectos secundarios. Hace falta tiempo, investigación y recursos para perfeccionartécnicas e innovar nuevas posibilidades, sin embargo se tienen muchas expectativas y ya seha comenzado a diseñar técnicas para hacer realidad la nanomedicina. Incluso muchos
  3. 3. proyectos en laboratorio ya están esperando poder actuar en los problemas de saludactuales.El diagnóstico es la primera parte en la identificación de una enfermedad. Medianteresonancia magnética, ecografías y topografías se analizan los tejidos. Los nanodispositivosson usados como agentes de contraste en la imagenología. Estos han presentado una mayoreficiencia en comparación a los agentes tradicionales. Por ejemplo lasnanopartículassuperparamagnéticas de óxido de hierro mejoran la sensibilidad en laresonancia magnética para la identificación de tumores. Su detección es esencial para ladeterminación del tratamiento a seguir.En el torrente sanguíneo corren glóbulos rojos(eritrocitos), glóbulos blancos (leucocitos) y plaquetas. Estas últimas son las encargadas dela coagulación de la sangre para controlar el flujo ante una hemorragia. Este proceso dehemostasia puede ser identificado por nanopartículas que son afines a los componentes delas plaquetas. Así se puede identificar dónde está el sangrado e incluso el paquete denanopartículas podría suministrar el medicamento apropiado para ayudar al proceso. Se hanprobado soluciones nanohemostáticas que disminuyen el tiempo de sangrado sin dañar acélulas vecinas. De forma similar se usan identificadores, para registrar el paso de sangre enarterias que pueden ser responsables de infartos, así se pueden diagnosticar y prevenir.Ungran problema en la administración de fármacos es su baja absorción y su escasa capacidadde atravesar membranas biológicas. Incluso algunos no pueden ser administrados de formaoral debido a la degradación enzimática que ocurre en el estómago. El uso de materialesnanoestructurados que encierren a los medicamentos, permitiría la administración oral,habría menos efectos secundarios como la irritación de la mucosa gastrointestinal y,claramente, aumentaría su eficiencia. La liberación del fármaco sería de manera específica.Se están trabajando con los llamados “buckyfulerenos“ que son esferas de átomos decarbono con arreglos hexagonales y pentagonales. Pueden ser formadas por 60 átomos(C60) e incluso de 540 átomos, siendo estás más inestables. Dentro de éstas esferas seintroduciría el fármaco y al llegar al sitio específico se liberaría. Lo cual permitiría que laeficiencia de los medicamentos fuera hasta del 100%.
  4. 4. Una técnica muy interesante para curar enfermedades complicadas, es yendo directoal ADN. Se pueden insertar secuencias de ARN que pueden modificar el código genético yasí poder arreglar alteraciones. Esto es algo real, sin embargo, lo complicado es penetrarhasta el núcleo de las células y para configurar el ADN. Durante el camino, este ARNsintético, se enfrenta al sistema inmune y a numerosas enzimas. Lo que se quieredesarrollar son recubrimientos nanoestructurados que “oculten“ al ARN del sistemainmunológico y así pueda penetrar hasta los más íntimo de la célula y poder efectuar sumisión. De poder llevarse esto acabo, está técnica podría ser el nuevo tratamiento y cura deenfermedades como el cáncer y el sida.Los avances en la medicina en sinergia con lananotecnología son capaces de cambiar completamente el modo de vida de la especiehumana e incluso sea un paso más hacia la singularidad. Tenemos que esperar a que estasnuevas tecnologías completen su desarrollo, que rompan esas barreras e iniciar una nuevaera. Como diría Thomas Kuhn, estamos en el periodo de crisis, dónde estamos rompiendoparadigmas, a punto de que explote una revolución científica que cambiará el mundo comolo conocemos.Uno de los materiales más polémicos ha sido el grafeno, la tercer forma alotrópica delcarbono. Una capa bidimensional de átomos de carbono con un arreglo hexagonal.Se sabíade su existencia desde hace más de medio siglo, pero se consideraba un materialsumamente inestable y complicado de sintetizar. En el 2004 KonstantínNovosiólov yAndréyGueim estudiaban al grafito. Un método para poder retirar impurezas y hacer unmejor estudio es colocándole cinta adhesiva al grafito. Esa cinta adhesiva siempreterminaba en los desechos, sin embargo Novosiólov quiso estudiar los residuos en la cinta yse encontró con capas bidimensionales de carbono cristalino. En el 2010 Novosiólov yGueim fueron galardonados con el premio Nobel de física por los innovadoresexperimentos con este material. Otros métodos de obtención de grafeno es la deposicióntérmica del SiC, la deposición química de vapor (con la que se han conseguido inclusomonocapas de grafeno) y la exfoliación de óxido de grafito. Esta última ha sido de losmejores enfoques para obtener grafeno en grandes cantidades u de manera económica, losgrupos oxígenos que crean la separación entre las capas de grafeno hace más fácil la
  5. 5. exfoliación. No obstante, lenos primeros métodos que son más prácticos, se obtiene muypoco material lo cual solo es funcionales para la investigación del material y no para su usoa grandes escalas.Lo que más ha llamado la atención de los científicos son las extraordinariaspropiedades que tiene el grafeno. Mecánicamente puede soportar presiones mayores a1,060 GPa, siendo 200 veces más resistente que el acero. Su conductividad térmica es deaproximadamente 3,000 W/mK siendo varias veces mayor a la del cobre. Su alta áreasuperficial específica de 2,630 m2/g lo convierte en un excelente material para almacenarenergía. La característica más popular ha sido su altísima conductividad eléctrica, teniendouna movilidad electrónica de hasta 15,000 cm2/Vs a temperatura ambiente, muchísimomayor a la que posee el silicio.Las propiedades de los materiales cambian de acuerdo la manera en la que sus átomosestán acomodados. Según se configuren los átomos de carbono podemos tener carbón,diamante, fulerenos, grafeno o nanotubos. Además, cuando se manipula la materia a laescala de átomos y moléculas se expresan fenómenos y propiedades totalmente nuevas.Piezas de un material de tamaño nanométrico pueden presentar propiedades completamentediferentes a las de mayor tamaño. Por las interacciones mecano-caunticas que se presentanen los materiales nanoestructurales, no es físicamente posible simplemente hacermaquinarias macrométricas a escala nano y esperar que funcionen de la misma manera. Unclaro ejemplo son los engranes. La física clásica puede explicar las fuerzas que influyen enun par de engranes en un motor, pero a nivel molecular las interacciones cambian, fuerzascomo de Van Der Walls, electroestáticas y electromagnéticas alteran lo que nuestro sentidocomún esperaría. Eso es la física cuántica, algo que nuestro razonamiento normal no puedeentender. “Pienso que se puede afirmar tranquilamente que nadie entiende la mecánicacuántica... No te pongas a repetir, si puedes evitarlo ¿pero cómo puede ser así? porque teirás por una coladera hacia un callejón sin salida del que nadie ha escapado. Nadie sabecómo puede ser así." (Feymann 1959)La nanotecnología puede conducir a la fabricación de nuevos materiales, aparatos y
  6. 6. sistemas con propiedades únicas que no pueden obtenerse con las tecnologías actuales deprocesado de materiales y fabricación.El silicio, con el que están hechos los transistores, noes suficientemente resistente para soportar rayos de alta energía en el proceso defotolitografía. Al usar longitudes de onda más cortas se pueden moldear patrones máspequeños y con una mejor resolución para que los circuitos integrados fueran máspequeños. De igual manera, no podemos únicamente concentrarnos en dispositivos cadavez más pequeños pues ya no serían funcionales para el trasporte controlado de electrones.Hoy en día la industria electrónica está en busca de materiales semiconductores que puedansoportar estas longitudes de onda y que al mismo tiempo sean eficientes a pesar de sutamaño con un método de producción práctico y económico. Y por otro lado desarrollar unaelectrónica molecular, donde la manipulación de átomo por átomo construya los circuitoselectrónicos. Aquí se ejemplifican claramente las dos formas en las que se trabaja lananotecnología: Bottom-up y Top-Down. La primera es la más prometedora, “construir deabajo hacia arriba“ y puede ser mediante el autoensamblaje o la manufacturamolecular(electrónica molecular). Top-Down es ir reduciendo el tamaño de los dispositivosmejorando su eficiencia (semiconductores más pequeños).En el 2013 la Unión Europea aprobó un proyecto llamado FlagshipGraphene, dondese invertirán 100 millones de euros cada año durante los próximos 10 años a una meta muyclara: convertitr al grafeno en el próximo silicio, usarlo como semiconductor y hacerhistoria, cambiando la manera en la que hacemos electrónica, dispositivos y la manera en laque convivimos los seres humanos. En el proyecto está involucrada la compañía Nokia y esliderado por Novosiólov. Es un proyecto muy ambicioso que tiene en el centro un material.Sin duda este proyecto marcará un punto de inflexión para el desarrollo de lananotecnología en el futuro.
  7. 7. BibliografíaBirendraSrivastava, et al. "NanomedicineToImproveDrugDeliveryOutcomes."Chronicles Of Young Scientists 3.4 (2012): 258-268. AcademicSearchComplete. Web. 21 June 2013.Cuberes Montserrat, Teresa. “Nanotecnología: actualidad y futuro.“ 2009. En línea.Disponible en: http://www.uclm.es/cr/EUP-ALMADEN/aaaeupa/boletin_informativo/pdf/boletines/7/NANOTECNOLOGÍA,%20ACTUALIDAD%20Y%20FUTURO.pdf. (Consulta 10 de junio2013)Feynman, Richard. "TheresPlenty Of Room At TheBottom." Resonance: Journal OfScienceEducation 16.9 (2011): 890. SupplementalIndex. Web. 21 June 2013.Harper, Tim. “The 2011 Reporton Global NanotechnologyFunding and Impact.“Cientifica. En línea. Disponible en: http://www.cientifica.com/the-2011-report-on-global-nanotechnology-funding-and-impact/ . (Consulta 17 de junio2013)KiviojaJani, et al. "TheEuropeanFuture Technologies Conference And Exhibition2011: Graphene-DrivenRevolutions In ICT And Beyond."ProcediaComputerScience 7.Proceedings of the 2nd EuropeanFutureTechnologies Conference and Exhibition 2011 (FET 11) (n.d.): 30-33.ScienceDirect. Web. 21 June 2013.Méndez Medrano, Ma. Guadalupe, H. C. Rosu, and L. A. Torres González."Grafeno: El Alótropo Más Prometedor Del Carbono. (Spanish)." ActaUniversitaria 22.3 (2012): 20-23. Fuente Académica Premier. Web. 21 June2013.
  8. 8. Moore, Gordon E.. “Progress in digital integratedelectronics”, IEEE InternationalElectronDevices Meeting, IEDMTechnicalDigest 1975, pp. 11-13.

×