La nanotecnología: La revolución tecnológica del futuro

La revolución de la nanotecnología abre un mundo de posibilidades que hacen volar la imaginación; sus múltiples aplicaciones reviven promesas y temores que ya otros avances habían despertado, promesas que van desde la esperanza de encontrar la cura a cientos de enfermedades, extender la vida, conseguir nuevas capacidades para los humanos, hasta solucionar problemas domésticos y cotidianos como el lavado de la ropa, la conservación de alimentos por más tiempo, etc. Pero a su vez infunde temores que abarcan desde la imagen de ejércitos de nanobots atacando, un mundo de espionaje perfeccionado e imperceptible, hasta la acción de nanofármacos que se salen de control.

La nanotecnología  es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. Según Harold Kroto, uno de los promotores modernos de esta tecnología por medio de ella, se pueden crear estructuras de ámbito molecular que sean 1.000.000 de veces más pequeñas que las tecnologías actuales, si controlamos las estructuras a escala atómica y molecular.


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A su vez con los nanomateriales como por ejemplo los nanotubos de carbono, se pueden realizar materiales extremadamente resistentes. Si se logran juntar 1015 nanotubos de carbonos podríamos crear un material con la resistencia más alta jamás construida a la temperatura ambiente deseada. Claramente necesitamos materiales más eficientes porque a la vista de todos está la destrucción que causan fenómenos naturales y no tan naturales (guerras) sobre las obras de construcción.

Nanotubos son el futuro de la ciencia
Los Nanotubos están siendo estudiados activamente, como los fulerenos, por su interés fundamental para la química y por sus aplicaciones tecnológicas. Cortesía: Pixabay

Este es un campo que promete una revolución completa de nuestro estilo de vida, mejorándola en la mayoría de los casos en una medida sustancialmente alta de la que poseemos actualmente. Pero para conocerla mejor es necesario conocer cuáles son sus preceptos, nanomateriales más importantes, sus aplicaciones y cuáles serían los potenciales riesgos de los usos de la nanotecnología.

¿Qué es el autoensamblaje y cómo será usado en nanotecnología?

El autoensamblaje molecular es el proceso de asociación espontánea de moléculas para la creación de estructuras mayores. Esta estrategia, utilizada por muchos sistemas biológicos, permite formar complejas supramoléculas funcionales o edificios moleculares, a partir de sencillos bloques orgánicos, que actúan como ‘ladrillos’ en esta estructura. Este tipo de autoensamblaje entra dentro de lo que llamamos autoensamblaje dinámico, que es el más importante a la hora del estudio de este proceso ya que, la mayoría de retos que se han trazado los científicos están relacionados con sistemas dinámicos.

La idea de fabricar materiales usando procedimientos de autoensamblaje proviene de la biología molecular, donde máquinas moleculares muy complejas se autoensamblan sin ningún control externo. Los ribosomas —las máquinas que producen las proteínas en las células— nos ofrecen un buen ejemplo: Los ribosomas constan de unas 80 proteínas y cuatro hebras de RNA. Todos los componentes están unidos entre sí por enlaces débiles —fuerzas de van der Waals y enlaces de hidrógeno, pero no enlaces covalentes—.


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Los científicos interesados en la fabricación de nanomateriales a partir de técnicas de autoensamblaje, utilizan sus conocimientos sobre la atracción y repulsión de las moléculas para ingeniar sistemas artificiales que funcionen de la misma forma que los ribosomas. De momento, ya han diseñado sistemas muy simples que permiten fabricar por autoensamblaje los microtúbulos (como las proteínas del esqueleto celular) o capas de lípidos (como las membranas celulares).

Adicionalmente en la industria farmacéutica, dependiendo de las necesidades de cada fármaco, se pueden modificar las características de los liposomas. Así, para disminuir la velocidad de degradación del liposoma y graduar la liberación de su contenido, se procede a variar su composición y tamaño. También se aumenta la afinidad de los liposomas por un tejido determinado modificando su composición, su carga eléctrica o bien añadiendo receptores o factores de adherencia con lo que se consigue aumentar la concentración de la droga en el órgano.

Científico Premio Nobel Harold Kroto. Entrevistado por Eduard Punset Redes Cap. 97 Parte 2

Harold Kroto en una entrevista explica los beneficios de la Nanotecnología sobre la vida humana

Debemos de entender que es un campo de estudio que está en su fase exploratoria y del cual queda mucho por aprender de él, entre otras cosas probamente estará, el origen de la vida misma. Pero no obstante, poco a poco (mucho antes de lo que los expertos se habían atrevido a vaticinar) han surgido aplicaciones prácticas basadas en el autoensamblaje: en algunos casos ya se combina el autoensamblaje con procedimientos clásicos de fabricación y también existen procedimientos comerciales para seleccionar genes basados en el autoensamblaje guiado por el DNA, lo cual nos indica que vamos en la dirección correcta del desarrollo de esta técnica que de seguro revolucionará el mundo.

Principales Nanomateriales: Aplicaciones presentes y futuras de los mismos

  • Nanotubos de carbono: se denominan nanotubos a estructuras tubulares (cilíndricas), cuyo diámetro es del tamaño del nanómetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono. Es el primer material conocido por la humanidad capaz, en teoría, de sustentar indefinidamente su propio peso suspendido sobre nuestro planeta.
Los nanotubos de carbono son de distintos tipos
Una importante aplicación de los nanotubos, dada su gran superficie y su baja resistividad, es la electroquímica, como el desarrollo de supercondensadores, dispositivos para el almacenamiento de hidrógeno y fabricación de celdas solares. Cortesía: Wikimedia Commons

Estas estructuras pueden comportarse, desde un punto de vista eléctrico, en un amplio margen de formas, comenzando por el comportamiento semiconductor hasta presentar, en algunos casos, superconductividad.  Algunos modelos predicen que la conductividad térmica de los nanotubos puede llegar a ser tan alta como 6.000 W/mK a temperatura ambiente.


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Una importante aplicación de los nanotubos, dada su gran superficie y su baja resistividad, es la electroquímica, como el desarrollo de supercondensadores, dispositivos para el almacenamiento de hidrógeno y fabricación de celdas solares. Los avances en la industria electrónica se basan en la miniaturización de los dispositivos, que conlleva un aumento en el rendimiento de la velocidad de proceso y la densidad de los circuitos y será necesario utilizar nanotubos de carbono en su fabricación.

  • Grafeno: es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se generan a partir de la superposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados. Tiene gran ligereza, como la fibra de carbono, pero más flexible y puede hacer reacción química con otras sustancias para producir compuestos de diferentes propiedades.
El grafeno tiene propiedades de extremada dureza
Una lámina de Grafeno de un átomo de espesor es unas 200 veces más resistente que el acero actual más fuerte. Cortesía: Wikimedia Commons

Es extremadamente duro: 100 veces más resistente que una hipotética lámina de acero del mismo espesor y tiene propiedades de autorreparación; cuando una lámina de grafeno sufre daño y se quiebra su estructura, se genera un ‘agujero’ que ‘atrae’ átomos de carbono vecinos para así tapar los huecos formados.


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Existen diversas empresas que ya están desarrollando tintas conductoras, que es un tipo de tinta que conduce la electricidad y que se emplea para imprimir circuitos, a partir de grafeno. Investigadores de la Universidad de Cambridge lograron que el grafeno fuera capaz de captar una gran cantidad de luz, lo que se puede utilizar en la creación de cables de fibra óptica muy veloces que se benefician de otra de las propiedades del material: los electrones se desplazan rápidamente en él.

A su vez, un equipo de científicos de la Universidad de Mánchester ha demostrado que el óxido de grafeno, una forma modificada del grafeno, actúa como agente anticancerígeno que se dirige directamente a las células cancerosas. Gracias a esto el grafeno podría ser usado para disminuir tumores y prevenir la propagación del cáncer.

  • Nanocelulosa: es un material que consta de nanofibras de celulosa, que son una cadena de moléculas de celulosa de forma tubular alargada teniendo una marcada relación de aspecto longitud-diámetro. Puede presentarse de dos maneras, cristalina o aleatoria.
nanocelulosa es abundante en la naturaleza
La celulosa es de los materiales más abundantes en la naturaleza. Cuando se potencializan las múltiples estructuras en nanoescala que posee, surgen nuevas propiedades de carácter flexible, poroso y biocompatible. Cortesía: ACS

Es ligera, fuerte y rígida, y con un alto coeficiente de resistencia respecto a su peso. Además, es estable en cuanto a los cambios de temperatura, tiene propiedades ópticas interesantes (es transparente) y se dilata poco con el calor. Puesto que es una derivada de la celulosa, que es una materia prima que producen las plantas en grandísimas cantidades cada año, es intrínsecamente renovable y respetuosa con el medio ambiente.


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La nanocelulosa se puede utilizar como un reemplazo bajo en calorías para los aditivos de hoy en día de hidratos de carbono utilizados como espesantes, portadores de aroma y estabilizadores de suspensión en una amplia variedad de productos alimenticios y es útil para la producción de rellenos, aplasta, chips, obleas, sopas, salsas, pudines, etc. Así como el grafeno, la nanocelulosa puede filtrar todo tipo de líquidos, usándose así para filtrar transfusiones de sangre, sustancias químicas de los cigarrillos y generar agua potable incluso a partir de agua de mar.

  • Fullereno: Tiene una estructura idéntica a la cúpula geodésica o un balón de fútbol. En esa configuración los átomos de carbono de los hexágonos tienen dobles enlaces resonantes entre átomos vecinos como si se tratara del benceno.
Cristales de Fulereno
En julio de 2010 la NASA anunció el descubrimiento de fullerenos en el espacio. Al usar la visión infrarroja sensible del telescopio Spitzer, los investigadores han confirmado la presencia de C70 en la nebulosa planetaria Tc1. Cortesía: Wikimedia Commons

El primer fullereno descubierto fue el C60, que consta de 12 pentágonos y 20 hexágonos. Cada pico corresponde a un átomo de carbono y cada lado a un enlace covalente. Gracias a la incorporación de fullerenos en los polímeros, se conseguirían propiedades electroactivas y de limitación óptica. Esto podría tener sobre todo aplicación en recubrimiento de superficies, dispositivos conductores y en la creación de nuevas redes moleculares.

También estas moléculas pueden recibir inclusión de átomos alcalinos en el interior de las bolas de carbono semi-conductoras para darles propiedades metálicas y superconductores de alta temperatura a 30 K y así obtener polímeros con fullerenos para dispositivos de conversión de energía solar, lubricantes, dispositivos en micro-electrónica, y hasta la síntesis de fármacos con fullerenos usados como jaulas huecas para alojar fármacos que se liberan en forma controlada.

Todo esto suena hermoso de cara al futuro y al mejoramiento de nuestra calidad de vida, pero que pasaría si esta tecnología innovadora cae en manos equivocadas o se sale de control

¿Cuáles son los peligros de la Nanotecnología?

La constante en la nanotecnología es que no están claros sus alcances, sus riesgos, y sus impactos tanto en el ser humano como en el medio en general, lo que ha suscitado cada vez más la necesidad de una reflexión ética y bioética, que incluso trascienda al mundo jurídico. Es necesario hacer una reflexión profunda que lleve a aclarar las preguntas, dudas, prejuicios, alcances, y que le permitan tener un criterio sobre qué aplicaciones estamos dispuestos a aceptar y utilizar, y cuáles preferimos no aceptar o al menos esperar un grado más avanzado de la ciencia.

Riesgos de la Nanotecnologia
No podemos darle solo rienda suelta al desarrollo nanotecnológico sin antes evaluar sus riesgos. Cortesía: Pixabay

Los potenciales riesgos que podrían presentarse serían los siguientes:

Importantes cambios en la estructura de la sociedad y el sistema político:

Ante todos los riesgos de la nanotecnología, existirá una gran tentación por parte de gobiernos de ilegalizarla. Sin embargo, no pensamos que esto ofreciese la solución ideal. Muchos países ya invierten millones de dólares en la investigación en la nanotecnología básica. Dentro de una década, la nanotecnología avanzada estará al alcance de las grandes empresas.


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Será imposible ilegalizarla a nivel mundial. Y si los países en los que existe un mayor conocimiento de los potenciales riesgos de la nanotecnología dejan de desarrollarla, pues entonces aquellos países menos responsables la desarrollarán y empezarán a comercializarla. Si ciertos aparatos, con mucha mayor fuerza y potencia y mucho menos tamaño, llegan a las manos de criminales y terroristas, éstos podrían hacer mucho daño a la sociedad.

Sería posible fabricar todo tipo de aparatos horrorosos, incluyendo varias variedades de armas mortales que se activan por control remoto, difíciles de detectar y evitar. Si este tipo de bomba estuviese disponible en el mercado negro o fabricado en casas, sería difícil encontrarlo antes de que fuese activado. Y órdenes policiales de búsqueda aplicadas a casas elegidas al azar serían inadmisibles desde el punto de vista de derechos de los ciudadanos en la mayoría de países desarrollados.

La sobreexplotación de productos baratos podría causar importantes daños al medio ambiente:

Básicamente los motivos de preocupación son dos: la peligrosidad de las nanopartículas por sí mismas y el riesgo de contaminación. El primero se refiere a los efectos biológicos y químicos de la gran exposición a las nanopartículas que tendrá el ser humano en un futuro muy cercano, mientras que el segundo tiene que ver con los escapes de éstas al medio ambiente, así como con su circulación y concentración, que pueden representar un peligro para los organismos o los ecosistemas. De tal manera que en una visión pesimista las nanopartículas podrían contaminar más o ser más peligrosas que los compuestos actuales.

Algunas nanopartículas pueden atravesar fácilmente la membrana celular y unirse de manera muy selectiva a las mitocondrias, pudiendo desde el punto de vista médico servir como liberadores muy eficientes de medicamentos, sin embargo, si se esparcieran al ambiente en su forma activa podrían atacar indiscriminadamente a células de personas sanas.

El intento por parte de la administración de controlar estos y otros riesgos podría llevar a un mercado negro que sería tan peligroso como imparable:

Si las nanofábricas logran fabricar una gran variedad de productos en el momento y el sitio exacto en el que son demandados, muchos de los servicios como las horas de trabajo, el proceso de fabricación, almacenamiento, y hasta marketing y venta dejarán de ser necesarios.

Este hecho nos deja con algunas incógnitas acerca de las características (y los riesgos) de una economía post-nanotecnología. ¿Serán los productos más baratos? ¿Desaparecerá el capitalismo? ¿Estará la mayor parte de la población en desempleo o jubilada? Dada la flexibilidad de producción de la fabricación de nanofábricas y las mejoras en la calidad de los productos, es probable que muchos tipos de productos no fabricados con nanotecnología no serán competitivos.


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Pese a todos estos problemas debemos hacernos eco de las opiniones más especializadas y aquí el premio Nobel Harold Kroto el gurú de la nanotecnología, nos vuelve a decir lo siguiente:

Si ahora frenamos la nanotecnología podríamos perdernos muchos avances apasionantes que podrían beneficiar a la humanidad. Puede solucionar los problemas de conversión de energía solar. Un problema más peligroso para la humanidad son los políticos que no resuelven los problemas sociales y que firman contratos para seguir aumentando las armas nucleares y seguir promoviendo guerras”.

Tenemos que promover como ciudadanos medidas que además de innovadoras sean rentables y sostenibles en el tiempo, para así obligar a los gobiernos a dirigir sus esfuerzos en esa dirección, porque lamentablemente quienes lideran los destinos de las naciones solo ven el negocio en las fuentes energéticas y es por ello que tenemos que valernos de la nanotecnología para crear esas fuentes que representen además de eficiencia, el negocio del futuro.

La nanotecnología: La revolución tecnológica del futuro
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