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INNOVACIÓN TECNOLÓGICA

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Contenido:

NANOROBOTS Los nanobots son robots nanoscópicos o lo que es lo mismo un robot del tamaño aproximado de un átomo. La nanotecnología estudia la materia desde un nivel de resolución nanométrico. 1 nanómetro (unidad de longitud) corresponde a una mil millonésima parte de un metro. Hay que saber que un átomo mide menos de 1 nanómetro, por eso decimos que el tamaño de un nanobot deberá de ser parecido al de un átomo. Nano significa enano y es todavía más pequeño que micro.

Portada

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El Problema

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Tipos

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Historia

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Su uso

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Aplicaciones

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Puntos de interés especial:

 Tratamiento y mejoramiento del agua  Trasplantes y reparación de órganos  Diagnóstico y control de enfermedades  Almacenamiento, producción y conversión de energía  Mejoramiento de la agricultura

¿ Pa r a qu é s e u s a n l o s n a n o ro b to s ? Se pueden utilizar para viajar al interior del cuerpo humano para combatir algunas enfermedades o reparar órganos, pero también pueden realizar otras funciones, como limpiar el medio ambiente, detectar plagas o limpiar un derrame petrolero.

EDITORIAL SAN BERNARDINO


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TECH MAGAZINE

Futuro o Realidad. El Problema de los Nanobots Si hablamos del futuro, imagínate que vas al médico para recibir tratamiento para una fiebre persistente. En vez de darte una pastilla o una inyección, el médico te envía a un equipo médico especial que implanta un pequeño robot en tu torrente sanguíneo. El robot detecta la causa de la fiebre, viaja al sistema apropiado y proporciona una dosis de la medicación directamente a la zona infectada. ¿Futuro o realidad? De momento futuro.

En cuanto al movimiento se está investigando en dotarles de cilios (extremidades en forma de pelillos) que vibren. La mayoría de los investigadores

se fijan en los microorganismos (como las bacterias) para intentar dotar de movimiento a los nanobots. Incluso hay algunos que usan una simple hélice. Para guiar a los nanobots se están utilizando campos magnéticos externos al cuerpo humano.

El mayor problema ahora mismo es dotar a los nanobots de movimiento autónomo y de un sistema de navegación. Algunos diseños utilizando el propio cuerpo del paciente como una manera de generar energía para los nanobots utilizando la corriente sanguínea o el calor del cuerpo humano.

T i p o s d e n a n o ro b ot s Ensambladores son nanobots en forma los “ensambladores” naturales. de células simples que pueden ser capaLos auto-replicantes son esencialmente ces de descifrar moléculas o átomos de nanobots capaces de duplicarse diferentes tipos, y controlados por pro(autoreplicarse) a sí mismos a gran velogramas específicos. Por su uso también cidad. Este tipo de duplicación ayuda a se les llama ensambladores moleculares, la construcción como una referencia de aplicaciones a a una estructura que Pueden ser utilizados como una armadura gran escala o existe en el interior despliegue de del cuerpo militar, capaz de autoreparación de cada célula de nanobots para todo ser vivo llamaen caso de daños. tareas de gran do ribosoma que son

escala. En investigación militar los autoreplicantes pueden ser utilizados como una armadura del cuerpo del militar y que es capaz de autoreparación en caso de daños. Estos nanorobots también pueden ser una amenaza según los científicos. La "plaga gris" es una amenaza de un ejército de nanorobots autoreplicantes fuera de control destruyendo el planeta.

h i s to r i a En 1959 el físico teórico Richard Feynman (ganador del premio Nobel de Física en 1965) predijo que un día sería posible construir máquinas tan diminutas que estarían formadas de sólo unos pocos miles de átomos.

tejidos celulares.

A partir de aquí empezó a estudiarse e investigarse los nanorobots y en estos momentos promete ser el próximo Posteriormente en la novela de 1987, paso en la evolución de “Engines of Creation”, Eric Drexler desla técnica humana. Una cribe nanobots capaces de destruir célu- revolución que simplelas cancerígenas, recoger radicales limente no va a pasar bres o reparar el daño sufrido en los desapercibida en los

próximos años, pero que todavía no es definitiva. La genética, la bioquímica, la física, la ingeniería y los materiales son los pilares para la creación y el desarrollo de la nanotecnología.

Richard Feynman


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¿Para qué se usan los nanorobots? Se pueden utilizar para viajar al interior del cuerpo humano para combatir algunas enfermedades o reparar órganos, pero también pueden realizar otras funciones, como limpiar el medio ambiente, detectar plagas o limpiar un derrame petrolero. Aunque es un campo en el que queda mucho camino por recorrer, la utilización de nanobots para la cura de enfermedades, y en concreto del cáncer, es uno de los campos más esperanzadores para la medicina del futuro.

creado nanobots fabricados con polímeros y nanocables magnéticos, capaces de ser introducidos en el torrente sanguíneo humano y teledirigidos en su interior para detectar células cancerígenas y liberar medicamentos sobre ellas. Otro de los usus de los nanobots es para tratamiento de aguas o la limpieza del medio ambiente. Se podría mandar cientos, miles, millones de estos dispositivos y hacer que naden a través del agua para ver si está contaminada, catalizar contaminantes, y luego recogerlos.

Investigadores del Instituto de Tecnología de Israel (Technion) y la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, habrían Limpian aguas contaminadas

A p l i c ac i o n e s d e l a n a n ot e c n o l o g í a La nanotecnología tiene aplicaciones en distintos campos como la Física, la Química, la Medicina, la Ingeniería y la Mecánica. El desarrollo en esta área permite la mejora de muchos productos y abre nuevas posibilidades. Por ejemplo, en el ámbito de la seguridad, la nanotecnología permite la elaboración de microsensores, que se muestran más efectivos.

En el ámbito industrial, la nanotecnología presenta tres grandes áreas de aplicación. La primera se corresponde con la de los nanomateriales, la segunda hace referencia a los nanointermediarios y la última se concreta en nanoproductos.

Física, Química, Medicina, Ingeniería y la Mecánica.

¿ C o m o fa b r i c a r t u p ro p i o N a n o b ot ? El primer paso para crear algo, es entenderlo. En los últimos años se ha avanzado enormemente en muchos de los campos necesarios para crear esta tecnología. La genética, la bioquímica, la física y la ingeniería son los pilares para la creación y el desarrollo de la nanotecnología. Gracias al estudio del ADN se puede comprender que es lo que necesitamos

para “lo normal” y que es lo que se altera, por lo que se puede comprender qué es lo que debemos cambiar. Los avances en nanomateriales han posibilitado la construcción de nuevas combinaciones sintéticas que son necesarias para

dar vida a estos “robots”. A pesar de que el desarrollo de los Nano-robots no es un camino lineal, las primeras piedras en el camino fueron: ¿Con que materiales los fabricamos? ¿Como los hacemos funcionar? ¿Como los movemos?


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¿Con que materiales los fabricamos? Es importante entender que necesitamos fabricar un “dispositivo-robot” que mide micrómetros y que debe contar con ciertas propiedades mínimas para funcionar adecuadamente. Si nos ponemos a pensar, ¿qué material conocemos muy bien y que tenga la capacidad de ser un semiconductor?, rápidamente aparece ante nuestros ojos el muy popular y nunca bien ponderado Silicio. Presente en cada componente electrónico, es un material bien estudiados gracias a sus propiedades. Pero cuando compite con materiales orgánicos se queda muy atrás. El enlace que se establece entre dos átomos de Carbono es mucho más potente que el que se establece entre dos átomos de Silicio, por lo que cualquier material construido en base a Silicio sería muy inestable y no nos serviría para nuestro proyecto.

Fue así como se encontró una nueva combinación: Silicio y Oxígeno. Sus principales ventajas son: Su fuerte enlace bidireccional covalente. La facilidad con que se puede polimerizar para formar estructuras 3D (Tecosilicatos). Su alta resistencia y estabilidad térmica. Su estabilidad en condiciones oxidantes. Ambos son de los elementos más abundantes en el planeta.

¿ C ó m o l o s h ac e m o s f u n c i o n a r ? Ya tenemos nuestros materiales. Podemos tomar nuestro soldador, nuestro destornillador y martillo y ponernos manos a la obra. El resultado un hermoso y flamante Nanobot. Pero la pregunta lógica es: ¿qué tipo de pilas usa esta cosa? Como explicamos en los conceptos previos el ATP es la energía de nuestro cuerpo y se encuentra por doquier.

Entonces a nuestros científicos se les ocurrió la brillante idea de tomar prestado nuestra propia energía para movilizar estos aparatitos. Imaginemos la proteína de ATP como un globo. Al interior se encuentra el preciado combustible que nos permitirá suplir de energía al robot. Para extraer esta energía es necesario una enzima capaz de romper o “pinchar” este globo

¿ C o m o h ac e m o s qu e s e m u e va n ? El movimiento en nuestro pequeño robot es una parte muy importante para poder cumplir con las misiones que luego le encomendaremos. Así que el siguiente objetivo es hacer que nuestro micro Frankenstein se mueva. Como el ingenio humano no tiene límites, cada grupo de científicos ha intentado resolver el problema a su manera. Desde la rudimentaria hélice que ya

describimos, pasando por simular el movimiento de las bacterias por medio de “brazos” o cilios que sirven para nadar hasta uno de los más prometedores basado en ADN. Por lo novedoso de sus construcción y por ser el más avanzado técnicamente voy a describir un poco en qué consisten estas “piernas de ADN”.

para que deje escapar la energía. Fue así como se ideó inicialmente una molécula de dos polos. Un polo sintético como motor o hélice y un polo biológico sería una enzima capaz de extraer la energía.


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De Nanobots a NanoDocs Entre los principales interesados en el desarrollo de esta tecnología ha sido la NASA. Como muchos avances en materiales y medicina, han sido impulsados por estudios de la NASA para mejorar la tecnología en sus viajes espaciales. Pero que interés ven ellos en la Nanotecnología? Muy simple. Su meta es un viaje tripulado a Marte. Pero sabemos que con la tecnología actual sería imposible, ya que el ser humano no está hecho para vivir en condiciones de baja gravedad. Los músculos y los huesos son los primeros en sufrir estas consecuencias. Se pierde aproximadamente un 1-2% mensual de densidad ósea y aproximadamente lo mismo le pasa a los músculos

El Señor NASA se encuentra trabajando contra el tiempo, ya que si no logran desarrollar esta tecnología para esa fecha, la próxima oportunidad con características similares se producirá el 2035. Pero esta claro que no sólo la NASA se encuentra trabajando en la investigación de la Nanotecno-

que no deben realizar ningún tipo de esfuerzo para realizar movimientos.

Todo esto sin hablar de la radiación solar a la que los astronautas están sometidos, sin la protección de nuestra atmósfera. Y ya aprendimos la lección con los 4 Fantásticos, no expongas a tus astonautas a radiación gama… por que destruirán el mundo en venganza. En el año 2020, la Tierra se alineará con Marte y en ese momento las condiciones son óptimas 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.

MAYOR INTERESADO

logía, así que pasaremos a revisar el universo de iniciativas y proyectos que se encuentran actualmente dando frutos. A partir de ahora entramos en el campo de la futurología y ciencia ficción, pero no son las ideas más locas de los escritores de Lost con LSD, sino que son las metas cercaLos “nanorobots” hacen que la NASA sueñe nas que los científicos esperan obtener con una misión tripulada a Marte para de su trabajo en los 2020 años que vienen.

Esta clasificación fue realizada basándose en las fechas propuestas por los científicos o en la complejidad de la tecnología descrita.


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Primera Generación En un par de años aparecerá la primera camada de nanosensores. Éstos serán capaces de transmitir información desde el interior del cuerpo humano hacia receptores ubicados en el exterior de cuerpo. Información valiosa para el control de enfermedades crónicas o para combatir infecciones. Por ejemplo una persona diabética podrá usar estos dispositivos para ajustar su dosis de fármacos o que una alarma lo alerte que ha comida demasiados pasteles.

que puedan detectar virus, bacterias, toxinas y incluso células específicas será un gran avance en el diagnóstico de enfermedades e incluso el tratamiento dirigido del cáncer. Se logrará unir nanosensores específicos para células tumorales que las sensibilizarán para que fármacos o terapias de radiación las maten sin alterar las células sanas circundantes.

También veremos los primeros fármacos de liberación prolongada altamente eficientes. Fármacos que pueden mantener sus niveles en sangre constante y que no requiera ser administrados más de una vez al día. La posibilidad de crear nanosensores

El último avance de esta generación serán unos dispositivos que podrán crear moléculas desde el interior del cuerpo. Tomarán los aminoácidos circulantes y gracias a patrones preestablecidos serán capaces de sintetizar moléculas, enzimas, hormonas, etc. Estos dispositivos, todavía no nanométricos, ayudarán a transformar el cuerpo humano en una máquina más eficiente aún. Éste será el avance más significativo antes de pasar al siguiente nivel.

S e g u n da G e n e r ac i ó n La técnica ya ha logrado minimizar a estas máquinas al nivel nanométrico y la capacidad de actuar. Aunque no inteligentemente, sí lo hacen gracias a señales dadas desde un dispositivo emisor que actúa como jefe de obras. Robots especializados serán introducidos a nuestro organismo para cumplir misiones específicas: reparadores, destructores, manutención, producción, etc.

Se iniciarán los implantes de nanobots sobre fracturas o sobre órganos dañados para que lancen y regulen las señales de reparación. Serán capaces de reclutar más células reparadoras y pongan más material a disposición de éstas para que hagan su trabajo.

Serán la nueva terapia para ayudar a parar hemorragias y recuperar heridas gracias a su capacidad de formar vasos sanguíneos.


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Tercera Generación En un par de años aparecerá la primera El último estadío de la evolución de la nanotecnología será el desarrollo de la autoreplicación y la inclusión de IA. Funciones superiores necesarias para trasnformar a los Nanobots en NanoDocs. La autoreplicación es clave para la efectividad de tratamientos masivos o al menos para pensar en robots que mantengan un cuerpo humano. Para lograr mantener las funciones vitales de un cuerpo es necesario un ejército de robots que viajen a través de nuestros vasos sanguíneos, entren en los tejidos blanco y realicen sus acciones. Además es necesario que tengan la capacidad de mantener un número constante

ante eventuales pérdidas o malfuncionamiento. Es necesario que sean capaces de aumentar su número en caso necesario y posteriormente autodestruirse para volver a un “estado basal”. El cuerpo humano cuenta con un sistema de autodestrucción de células tumorales muy eficiente, pero este sistema se desgasta y sería ideal contar con un sistema de respaldo ante eventuales fallas de nuestro sistema protector. Esta claro que no requieren una IA muy avanzada, son solo patrones de acción-reacción por lo que los paranoicos que piensan en que los robots van a tomar control de su cuerpo pueden dormir tranquilos.

El otro elemento indispensable para la evolución es la Inteligencia Artificial. Ya no necesitarán un dispositivo externo que decida por ellos. Cada uno será capaz de detectar una alteración y ejecutar la acción para la que están programados. En el caso de una infección serán capaces de sintetizar anticuerpos específicos para el patógeno o sensibilizar células inmunes para que ataquen un blanco que normalmente no detectarían. Aquí las posibilidades se expanden exponencialmente. Se podrá usar estos robots para prevención de enfermedades o para la curación. Los Nanodocs circulando por nuestro cuerpo nos mantendrían sano y ayudarían a mantener la vida por mucho más tiempo y en


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The Grey Goo Como la nanotecnología nació en una novela y no en un laboratorio, el gran conflicto que presentaba en la novela era un potencial descontrol de estos robots. El autor de “Engines of Creation”, Eric Drexler, describió al “Grey Goo” como una masa sin forma compuesta de nanobots que se replican descontroladamente y lo invaden todo. Tal como una plaga bíblica, un tumor o la “nube de Lost”. Técnicamente el peligro existe, sobretodo en el último estadío de la evolución, cuando los nanobots cuentan con el poder de autoreplicarse y con una IA.

Poniéndose en el peor de los escenarios, podría producirse un descontrol de la autoreplicación lo que podría traer consecuencias fatales en el cuerpo humano que pueden ir desde un aumento en la viscocidad de la sangre, acumulación de material en órganos vitales, reacciones alérgicas a los nanomateriales, mal funcionamiento de la IA y destrucción de tejido sano, etc. Y finalmente el peor de los casos. Que los nanobots puedan escapar del organismo humano por medio de la sangre, orina o deposiciones e invadan todos los organismos vivos del planeta, lo que podría significar la muerte para ellos, ya que reconocerían todo como “no hu

mano” y lo destruirían. Claro que los científicos no han tenido que lidiar con esos problemas por el momento. Pero ya han ideado algunos mecanismos de resguardo. La autoreplicación podría controlarse por medio de un número limitado de replicaciones por robot o un tiempo predeterminado de acción. Además se podrían desactivar los nanobots por medio de alguna inyección de emergencia que destruya su enzima para obtener energía. El otro elemento peligroso que plantean algunos es la IA. Pero dado que las funciones que deben realizar al interior


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En conclusión... Nos encontramos en un momento histórico en el desarrollo de la ciencia. Sin lugar a dudas se puede afirmar que ésta es la tecnología más importante que va a desarrollar el ser humano en los próximos años. Todas las tecnologías van a converger hacia la nanotecnología ya que permite la manipulación de lo que creamos desde el nivel básico. Además tiene aplicaciones en todos los campos de la técnica humana. El campo de la medicina es el que más nos permite soñar, pero ya existen ejemplos en la actualidad sobre usos de la nanotecnología y sobretodo de los nanomateriales. Lentes ópticos que no se rayan, telas que no se manchan, materiales de construcción con característi-

cas asombrosas: peso, flexibilidad, resistencia, etc. Las posibilidades benéficas son ilimitadas y desde el punto de vista tecnológico no deja de ser impresionante, pero igualmente inquietante. A partir de mañana dejaremos de ser humanos y nos transformaremos en una especie de híbrido post humano con la capacidad última de modificarnos a nosotros mismos sin precedentes y extender nuestras propias vidas a niveles que no imaginamos todavía. Este es el punto donde saltan miles de preguntas. ¿Cuánto debemos vivir? ¿Cuáles son los límites que estamos

dispuestos a aceptar? ¿Tenemos el poder de Dios en las manos?

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