¿Qué pensarían los trabajadores de las fábricas de la Revolución Industrial si les dijéramos que las pesadas máquinas con las que trabajan podrían llegar a ser un día tan pequeñas como para poder introducirse en el cuerpo humano? Seguramente pensarían que les tomábamos el pelo, y volverían al trabajo tras reírse de nosotros. Pero lo cierto es que, gracias al desarrollo de la nanotecnología esto está dejando de ser ciencia ficción para ser una realidad.
A la izquierda, niños trabajando en una fábrica en la Revolución Industrial. A la derecha, un microbívoro, un prototipo de un nanorobot que ayuda a eliminar los patógenos de la sangre.
Todo empezó en 1959, época en la que nos encontrábamos en plena guerra por conquistar el espacio y salía a la venta la primera muñeca Barbie. Fue entonces cuando Richard Feynman pronunció el discurso «There’s plenty of room at the bottom” en el que describió un proceso que podía permitir manipular átomos y moléculas de forma individual, mediante instrumentos de alta precisión, y aplicarlo al diseño y construcción de sistemas a escala nanométrica. Este acontecimiento abrió las puertas de un nuevo campo de la ciencia: la nanotecnología.
Pero… ¿por qué es esta tecnología tan impresionante? Pongámonos en perspectiva. Todos hemos jugado alguna vez al Lego® de pequeños; con sus piezas de diferentes tamaños, formas y colores podíamos crear infinidad de construcciones. Pues la nanotecnología, según el Nobel de química Bernard L. Feringa, es algo similar, aunque las piezas serían muchísimo más pequeñas. ¡Más aún que un grano de arena!
Cuando hablamos de partículas nanométricas, nos referimos a diminutas piezas (del tamaño de la millonésima parte de un milímetro) que, en su mayoría, se obtienen de silicio, carbono, óxidos metálicos o metales de transición. La gran ventaja del trabajo a nano-escala, además de su pequeño tamaño, es que permite modificar determinadas propiedades de los materiales. Por ejemplo, podríamos hacerlos más o menos resistentes, duraderos, conductores de la electricidad, etc., lo que permite unas aplicaciones muy versátiles.
A la izquierda, uno de los tres laureados de Química del 2016, Bernard L. Feringa. A la derecha juguetes de Lego® de Star Wars.
Aunque no lo parezca, ¡la nanotecnología ya está presente en nuestro día a día! Existen aproximadamente 800 productos comerciales que se basan en estos materiales o procesos: desde ordenadores y cámaras, hasta la industria cosmética y alimentaria, pasando por la generación de energías renovables.
Os dejamos un vídeo para que veáis 10 aplicaciones sorprendentes de este campo de la ciencia, desde aparatos holográficos hasta piel artificial:
Uno de los campos en los que la nanotecnología tiene un futuro sin precedentes es la nanobiomedicina, en el que ya se están haciendo numerosas investigaciones y ensayos clínicos.
Por ejemplo, se están generando superficies para implantes, andamiajes óseos, neuroprótesis visuales o aparatos médicos ”inteligentes” que podrían repararnos por dentro. Incluso, se está trabajando en el gran problema actual de la resistencia a antibióticos.
Las nanopartículas podrán servir, además, para diagnosticar múltiples patologías: enfermedades infecciosas, cáncer, lesiones ateroscleróticas, respuestas inflamatorias, y muchas más.
Pero las nanopartículas no sólo sirven para diagnosticar enfermedades, ¡también pueden servir para ayudar a curarlas! De hecho, una de las aplicaciones más sorprendentes de los nanorobots es su utilización como transportadores de fármacos hacia los lugares del cuerpo donde se necesitan, como por ejemplo, los tumores. Así pues, sería como si un diminuto cartero robótico les hiciera una entrega a domicilio de un fármaco a las células tumorales, evitando así muchos efectos secundarios que la quimioterapia convencional pueda tener. Un ejemplo es la nanopartícula BIND-O14 que ya se ha probado en modelos animales.
Si queréis saber un poco más sobre el potencial de la nanotecnología en el tratamiento del cáncer, os dejamos este vídeo donde la investigadora Sangeeta Bhatia nos lo explica un poco mejor:
En este ámbito, también se han diseñado prototipos de glóbulos rojos artificiales de 1 micra de diámetro denominados respirocitos, que transportan 236 veces más oxígeno a los tejidos que los glóbulos rojos naturales. Estos podrían utilizarse para tratar la anemia con transfusiones de sangre o para crear sistemas de respiración artificial.
Si bien hay incontables aplicaciones terapéuticas y diagnósticas que no existen actualmente, sólo es cuestión de tiempo que se desarrolle la tecnología necesaria para convertir estos nanorobots en realidad. Imaginad hasta qué punto se podría avanzar dentro de unos años: ¡dispondríamos de un ejército de minúsculos robots navegando en nuestro interior!
A la izquierda, simulación de respirocitos; a la derecha, cómo éstos navegarían por la sangre.
¡Pero cuidado! Aunque parezca muy bonito, la utilización de esta tecnología entraña riesgos. Estas partículas tan pequeñas pueden entrar al organismo por diferentes vías como la inhalación, ingestión o por la piel, interactuar con nuestras propias biomoléculas (proteínas, azúcares, lípidos, etc.) y hacernos un buen estropicio. Por lo tanto, hay que evaluar la toxicidad de los materiales empleados y considerar todos los posibles efectos adversos que pueda tener su contacto con nuestro organismo o con el medio ambiente.
Entrada de las nanopartículas al organismo
Sin embargo, si todo funciona como se prevé, la nanotecnología será algún día parte inseparable de nuestras vidas y será aplicable a todos los campos, especialmente al biomédico.
Y como decían en la famosa zarzuela La Verbena de la Paloma: «Hoy las ciencias adelantan, que es una barbaridad».
¡El mundo del futuro ya está aquí!
Bibliografía
- http://www.nano.gov/you/nanotechnology-benefits
- https://es.wikipedia.org/
- https://www.cancer.gov/espanol/cancer/tratamiento/investigacion/nanoparticulas-dirigidas
- http://www.nanomedicine.com
- Fakruddin et al. Prospects and applications od nanobiotechnology: a medical pespective. Journal of Nanobiotechnology 2012, 10:31 Enlace
- Shang et al. Engineered nanoparticles interacting with cells: size matters. Journal of nano biotechnology 2014, 12:5 Enlace
- Torres-Sangiao, E., Holban, A. M, Cartelle Gestal, M. Molecules 2016, 21, 867 Enlace
- Cho et al. Nanoparticle characterization: Sate of the art, challenges, and emerging technologies. Mol Pharm. 2013 June 3; 10(6): 2093-2110. Enlace
- http://www.energias-renovables.com/articulo/nanotecnologia-al-servicio-de-la-eficiencia-solar-20140429
- https://www.madrimasd.org/informacionidi/biblioteca/publicacion/doc/VT/VT11_nanotubos.pdf
Curiosea 
¡Es impresionante!
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Hola. Me encanta vuestro blog porque es como una ventanita al futuro y ese futuro parece fascinante, como los viajes en el interior del cuerpo humano con la nanotecnología. Gracias, esperamos ansiosos la próxima entrega.
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Hola
Enhorabuena por el artículo y por el blog, es como una ventana al futuro. Es fascinante, un viaje al interior del organismo, a través de la nanotecnología.
Esperamos con muchas ganas las próximas entregas. Gracias.
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Dentro de poco «El chip prodigioso» dejará de ser ficción para hacerse realidad. ¡Increible! Aunque claro, todavía queda salvar el pequeño escollo de minimizar a un ser humano.
Muy interesante el Blog. Si los avances siguen a este ritmo, conseguiremos vivir mucho mejor gracias a la ciencia. Muchas felicidades.
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Libros para potabilizar agua durante años, baterías diminutas que se cargan en un minuto, nanosensores que controlan nuestro estado, pieles artificiales, nanorobots para medicarnos de forma más precisa y eficaz… y esto sólo está empezando, las posibilidades que se abren parecen casi infinitas, Curiosea sigue alimentando mi curiosidad, gracias por vuestro trabajo.
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Cuando en el episodio de Los Simpson, la familia entera viaja en una minúscula nave al interior del señor Burns nadie se imaginaba que llegaría un día en el que no nos parecería una idea tan absurda y alejada de la realidad. ¿Qué más nos traerá la ciencia?
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Me gustan mucho las entradas de este blog! Temas interesantes, maquetación muy cuidada, muchos esquemas y vídeos, referencias al final para el que quiera saber más… Leyendo esta entrada me ha recordado el libro de Neal Stephenson, The Diamond Age, una novela de ciencia ficción donde le nanotecnología está muy presente. En fin, enhorabuena otra vez por el blog!
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