ILUSTRACIÓN DE ROGER HARRIS EPS 19

El lema apropiado podría ser:“Está pasando… Pero no lo estás vien-do”. Nos encontramos en un laboratoriode la Universidad Autónoma de Madrid(UAM), un laboratorio de nanotecno-logía, término de moda hace ya tiempoen la ciencia y la ciencia-ficción y quepronto invadirá también, previsible-mente, ambientes no científicos. Nano-tecnología suena a robots minúsculos, achips prácticamente invisibles, a má-quinas diminutas que se construyen así mismas. Pero aquí hay poco glamourfuturista: sólo un par de ordenadores yun dispositivo irreconocible montado

sobre una mesa. Con este último estátrabajando Silvia Hormeño, becaria dedoctorado, mientras un monitor nosmuestra a cuatro testigos lo que estáocurriendo en el corazón del instru-mento. Al menos hasta donde es posibleverlo. La pantalla revela la imagen muyaumentada, en blanco y negro, de un tu-bito puntiagudo con una pequeña esfe-ra en un extremo. Hormeño manipulapara aproximar despacio la esfera aotra bolita similar que permanece quie-ta, y antes de que ambas se toquen vuel-ve a alejarlas. Repite la operación unpar de veces. “Nada. A ver si es una bola

calva…”, dice Ricardo Arias González,visitante posdoctoral en la UAM. “¡Yaestá!”. Durante unos instantes la esferafija sigue a la del tubo en sus movi-mientos, como arrastrada por un hiloinvisible; de repente, una pequeña vi-bración y la bola vuelve a su posicióninicial. “Eso es que se ha roto. Hay queprobar otra vez”.

Está pasando, pero no lo estás vien-do. Las imágenes en la pantalla dan pis-tas de lo que sucede entre las dos bolas,pero sólo pistas. Lo que ocurre de ver-dad no se puede ver, no de la manera enque vemos un perro o una bacteria. Son

[04]CIENCIA

BienvenidosalnanomundoEl tamaño sí importa. La revolución de lo pequeño, de la nanotecnología, está en marcha. Tratar a las molé-culas de una en una puede abrir puertas insospechadas en medicina, electrónica, industria. La realidad,a ese nivel, presenta características muy distintas al macromundo que vemos. Por Mónica Salomone.

CONTRA EL CÁNCER.Interpretación realizadapor ordenador de unnanorobot atacando untumor en el interior delcuerpo humano.

20 EPS20 EPS FOTOGRAFÍA DE CARLOS SERRANO

muchas cosas, la fuerza necesaria pararomper una molécula, cuánto es capaz deestirarse, cómo interacciona con otras…

No es como sacar una foto, como ver,pero es otra forma muy eficaz de obtenerinformación de un sistema. ¿Por qué esimportante? El ADN mide unos dos nanó-metros de ancho –dos millonésimas de milímetro–; hasta hace poco no había sidoposible estudiar aisladamente una únicamolécula de ADN. Cuando los biólogos tra-bajan con ADN lo hacen con muchísimasmoléculas, no con una sola. Y hay unaenorme diferencia. Trabajando con unasola molécula se puede entender por quées como es, por qué hace lo que hace.

Un cambio de enfoque es sobre todolo que ofrece la ciencia de lo nano, de lo queocurre a escalas de millonésimas de milí-metro. Muchos han anunciado este cambiocomo revolucionario en muchísimos ám-bitos, no sólo en el biológico. La nanocien-cia promete chips tan pequeños que se podrán llevar en la ropa, embebidos en eltejido. Promete nuevos materiales y técni-cas de construcción. Promete balas mági-cas que guíen a los fármacos sólo hasta lascélulas que los necesitan. En realidad, losmáximos promotores de la nanociencia di-cen que se podrá hacer casi de todo, yasean trajes flexibles pero impenetrables,máquinas descontaminantes o materialescapaces de multiplicar enormemente la efi-cacia de las células solares fotovoltaicas.En 1986, Eric Drexler –charlatán visionariopara unos, eficaz divulgador para otros–imaginó y publicitó un futuro utópico connanorrobots autorreplicantes capaces des-de construir un edificio hasta patrullar porel cuerpo humano para repararlo desdedentro. Esa visión tuvo mucho éxito y pue-de que sea el ingrediente principal de esefuturismo hollywoodiano que el términonanotecnología evoca en el público.

Pero, Drexler o no Drexler, en generalhasta los más comedidos admiten hoy quede la manipulación del nanomundo de-rivan muchas aplicaciones potenciales.“Las perspectivas que abre la nanotecno-logía son impresionantes, y será posible, alo largo de las dos próximas décadas, ob-tener potenciales avances que ahora pare-cen de ciencia-ficción”, escriben en un in-forme los expertos de la red española de

investigación en nanotecnología, Nanos-pain. “Está claro que la lista de aplicacio-nes es muy grande y que el impacto en lasociedad será decisivo. La implantación de

EN EL LABORATORIO. De izquierda a derecha, Julio Gómez, Ricardo Arias González, SilviaHormeño y Nicolás Agrait, investigadores en la Universidad Autónoma de Madrid.

procesos que ocurren a una escala de mi-llonésimas de milímetro, de una sola molé-cula: algo demasiado pequeño como paraque la luz visible pueda iluminarlo, así queni el mejor microscopio basado en esta luzlo puede mostrar. La onda de la luz visibletiene un grosor de 380 nanómetros, o sea,no cabe, por así decir, en el mundo de lasmoléculas. Pero hay otras formas de pene-trar en el universo de lo minúsculo. En elexperimento anterior ambas esferas sonpartículas neutras de poliestireno, cadauna de dos milésimas de milímetro (mi-cras) de diámetro; la que está quieta tienepegadas a su superficie varias hebras deADN –ha sido preparada para que las ten-

ga, aunque podría ser que algo hubiera sa-lido mal y la bola estuviera “calva”–. Alacercar ambas partículas, Hormeño estátratando de que ambas queden engancha-das por una de esas hebras de ADN, y eso

es efectivamente lo que pasa durante losinstantes en que una arrastra a la otra.Este instrumento, llamado pinzas ópticas,permite a los físicos estudiar, entre otras

La nanociencia promete nuevos materia-les de construcción y ‘balas mágicas’ queguíen a los fármacos sólo a sus objetivos

la nueva forma de pensar es tan arrolla-dora que las diversas comunidades cientí-ficas se han apresurado a bautizar algu-nas de las parcelas donde trabajaban connombres donde el prefijo nano es el indi-cador de este cambio de tendencia. Ya sehabla de nanoquímica, nanomedicina, na-nomecánica, nanomagnetismo, nanobio-logía, nanobiotecnología, nanoelectróni-ca… Estamos saliendo de la era de lo mi-cro y entrando en la era de lo nano".

Las fuertes inversiones en lo nanode Estados Unidos, Japón y Europa de-muestran que la nanotecnología se tomamuy en serio. El presupuesto de George W.Bush para 2007 destina 1.200 millones dedólares a la Iniciativa Nacional en Nano-tecnología, establecida en 2001. En la UE,nanotecnología es una macroárea de in-vestigación calificada de estratégica querecibe 1.300 millones de euros (casi el7,5%) del actual Programa Marco de In-vestigación (2004-2006). Para 2007-2013 seha propuesto una inversión de 4.800 millo-nes de euros. Los inversores, por su parte,no olvidan que el gran boom de la genéticay la biotecnología pilló a muchos por sor-presa, y no están dispuestos a que vuelvaa pasar. La nanotecnología se les ha pre-

sentado como la próxima gran revolución.¿Por qué tanto entusiasmo? ¿Qué tiene

de especial penetrar en el nanomundo?Mucho. Para empezar, es la escala más pe-queña a la que se pueden construir cosas,y a la que trabaja la naturaleza. Un átomomide una décima de nanómetro; una molécula de agua, apenas un nanómetro;por seguir con la escala, un glóbulo rojosanguíneo mide 7.000 nanómetros de diá-

metro, y un pelo humano, 80.000 nanóme-tros. O sea, entrar en lo nano implica po-der manipular las mismas piezas con queha jugado la naturaleza a lo largo de milesde millones de años de evolución. Como unnanolego universal. Con ellas la naturale-za ha producido bacterias, carbón, peces,flores, agua, personas… ¿Podrán construirlos actuales nanotecnólogos, o sus descen-dientes, un mundo artificial tan variado?Está por ver, pero muchos aseguran que sí.Se trata de construir de abajo arriba, colo-cando uno a uno los ladrillos de la forma

deseada. Como ha dicho Rodney Brook, di-rector del Laboratorio de Inteligencia Ar-tificial, en el Instituto Tecnológico de Mas-sachusetts (MIT), “nuestro objetivo a 30años es tener un control tan exquisito so-bre la genética de los sistemas vivos que,en lugar de hacer crecer un árbol, talarloy hacer con él una mesa, seremos capacesde hacer crecer directamente la mesa”.

Alguien dirá: la química convencional

ya juega con moléculas para hacer plásti-cos, pesticidas o pantallas de cristal líqui-do. ¿Dónde está la diferencia? En que laquímica tradicional hace reaccionar mi-llones de moléculas con millones de mo-léculas, no las controla una a una. Es unmatiz importante, porque al manipular lamateria a escala nanométrica aparecenpropiedades distintas de las habituales enel mundo macro. La elasticidad, conducti-vidad, resistencia, color, dureza de unasustancia puede cambiar drásticamenteen el nanomundo. El carbono en forma de

“En lugar de hacer crecer un árbol, talar-lo y fabricar una mesa, seremos capacesde hacer crecer directamente la mesa”

[04] Bienvenidos al nanomundo

grafito –la mina de un lápiz– es blando;en la nanoescala, el carbono es másfuerte que el acero y seis veces más li-gero. El óxido de zinc es blanco y opaco,pero en el nanomundo se vuelve trans-parente. El aluminio, por su parte, seconvierte en un material capaz de que-marse espontáneamente; la plata mues-tra propiedades antibacterianas. Y esasnuevas características pueden ser ex-trapoladas a nuestra realidad cotidiana,porque lo que ocurre en el mundo nanoinfluye en el macro. Por ejemplo, los ins-trumentos de la nanotecnología han re-velado que las superficies aparente-mente lisas tienen en realidad un relie-ve irregular. Es un cambio con grandesimplicaciones para la industria, porquetiene que ver con la generación de frac-turas en materiales, con la fricción, conel desgaste…

En el mundo natural han resulta-do seleccionadas de forma espontáneadeterminadas propiedades de la mate-ria. Cuando los nanocientíficos juegancon el nanolego tienen la posibilidad de

MINI. Micromotor en la Universidad de Utah. Enpequeño, nanohilo de oro, nanocircuitos (su gro-sor es como 50 átomos de hidrógeno en fila) y elnúmero pi a nanoescala.

explotar propiedades diferentes, y tra-tar así de obtener materiales más durosy ligeros, o más elásticos, mejores con-ductores… La lista es larga.

El laboratorio de Nicolás Agrait estátambién en la UAM, y, como el de Ricar-do Arias, también parece ajeno al bri-llante futuro nanotecnológico anuncia-do. Cables, máquinas, poco sitio. Sin em-

bargo, aquí está el tipo de instrumentoque abrió la puerta al nanomundo: elmicroscopio de efecto túnel, STM en si-glas inglesas. Este aparato, creado en1982, tiene su forma particular de ver:mide la corriente eléctrica que fluye en-tre una finísima punta metálica y unamuestra. El STM coloca a los investiga-dores cara a cara con los bloques conque se construye todo. No en vano quie-nes lo inventaron obtuvieron el Nobel.

Agrait se ha puesto a los mandos desu microscopio y en la pantalla apareceuna gráfica en movimiento. En esta oca-sión la punta es de oro y la muestra tam-bién. “Ya está. Estoy contactando conun solo átomo”. ¿Cómo lo sabe? “Reco-nocemos el tipo de señal en la pantalla.La verdad es que trabajando en esto teacostumbras, no piensas: estoy tocando

un átomo”. Pero lo está haciendo, y nosólo tocándolo, sino también moviéndo-lo. Con este microscopio se puede cogerun átomo y cambiarlo de sitio. Se puedeescribir cosas con átomos –la famosaimagen del logo de IBM, la compañía ala que pertenecían los inventores delSTM–. Y se puede hacer, según descu-brió Agrait en 1998, cadenas o nanohilosde ocho a diez átomos. El hallazgo se pu-blicó en la revista científica Nature y

Las propiedades de una sustancia pue-den cambiar en la nanoescala. El car-bono se vuelve más fuerte que el acero

[04] Bienvenidos al nanomundo

22 EPS FOTOGRAFÍA: AGE FOTOSTOCK / INSTITUTO DE MICROELECTRÓNICA (CSIC)

24 EPS FOTOGRAFÍA DE CARLOS SERRANO

sistentes a los raspones; en cristales querepelen la suciedad; en tiritas con na-nopartículas de plata antibacterianas…

Pero quizá las aplicaciones másimpactantes, aunque todavía en paña-les, de las nanopartículas sean las bio-médicas. Los investigadores en estaárea insisten en que son trabajos expe-rimentales y que el avance es lento,pero a la vez describen un panoramaesperanzador. Está el posible uso de lasnanopartículas como transportadorasde fármacos, para hacer que éstos lle-guen más y mejor donde deben. Algu-nas administran fármacos por inhala-ción; otras se introducen en el organis-mo, pero sólo liberan el principio activocuando son encendidas desde fuera –porcampos magnéticos, láser, rayos X o in-cluso ondas acústicas–; otras se inyec-tan en un tumor y descargan el fárma-co poco a poco. También las hay –denuevo, aún no en el mercado– que se-gregan insulina en función de los nive-les de azúcar que detectan en la sangredel paciente. Por no hablar de las queencuentran las células tumorales y lasdestruyen selectivamente. Para conver-tir este sueño en realidad, las nano-partículas aún deben aprender, entreotras cosas, a no perderse en su caminohacia sus células objetivo, o a no ser de-voradas por el sistema inmunológico.

Salto al Instituto de Microelectróni-ca de Madrid, del Consejo Superior deInvestigaciones Científicas (CSIC), enTres Cantos (Madrid). Aquí se guardaEl Quijote más pequeño. Bueno, el pri-mer párrafo de El Quijote. Está impresosobre una minúscula plaquita de silicioy ocupa un espacio de dos por cuatromicras (milésimas de milímetro). Tam-poco habría ocupado mucho más de ha-

ber sido la obra entera: “Un área equi-valente a la superficie de las puntas deseis pelos humanos”, explica RicardoGarcía, cuyo grupo, y en especial el doc-torando Ramsés Martínez, es autor dela hazaña. “No pasa de ser una curiosi-dad”, dijo García al enseñar el trabajo elaño pasado, pero lo importante es quese ha hecho con una técnica desarrolla-da por el propio grupo que permite mo-ver a los átomos en grupos de decenasde miles de átomos. Los investigadoreslogran usar la punta de un microscopiode fuerzas atómicas como la de un bolí-grafo, de forma que escribe sobre el sili-

cio con un trazo de sólo 10 nanómetrosde grosor. Escribir el textito de El Qui-jote les llevó apenas 15 minutos.

Aunque, en esta línea de buscar téc-nicas de construcción en el nanomun-do más rápidas y eficaces, uno de losatajos más curiosos es el que recurre ananoestructuras ya inventadas por lanaturaleza. En concreto, virus y proteí-nas. La investigadora del MIT AngelaBelcher descubrió a mediados de losnoventa que un tipo de moluscos usabaproteínas para construir los cristalesde carbonato cálcico para su concha.Copió la idea, pero con virus. Ahoraconstruye con esos virus, entre otrascosas, nanocables y tejidos con diminu-tos sensores que detectan patógenos.

Ella no ha sido la única en volverla mirada a la naturaleza. En 2002, Car-lo Montemagno, de la Universidad deCalifornia (Los Ángeles), creó un nano-motor que se podía encender y apagarmanipulando una conocida proteína.Recientemente este grupo ha hecho cre-cer células de músculo cardiaco de ratasobre pequeños esqueletos de silicio yplástico. Por cierto, Montemagno firmóel pasado octubre un contrato de cuatromillones de euros con Acciona para de-sarrollar un prototipo de placa solar fo-tovoltaica flexible usando proteínasque reproducen la fotosíntesis.

La unión de lo biológico con lo me-cánico no es nueva, pero algunas ONGconsideran que cuando se aplica en elmundo nano puede tener consecuenciasimprevisibles y no necesariamente bue-nas. Varias asociaciones de nanoéticaya han pedido una moratoria en la in-vestigación, y que se frene la comercia-lización de las nanopartículas mientrasno se garantice su inocuidad –algunos

estudios las relacionan con ciertos tiposde cáncer y enfermedades respirato-rias–. Esta vez los gestores de políticacientífica se toman muy en serio estaspeticiones. La peor pesadilla para lospolíticos es que el público desarrolle unrechazo a lo nano como ocurrió con lostransgénicos. Las obras de ficción enque nanomáquinas autorreplicantesacaban con los humanos –como la re-ciente Presa, de Michael Crichton– noayudan mucho. ¿Con qué quedarse, conlas enormes expectativas de la revolu-ción nano o con sus hipotéticas conse-cuencias más negras? ●

OTRA ESCRITURA. Ricardo García, encuyo laboratorio se guarda el ‘Nanoquijote’.

tuvo mucho impacto. Ahora los esfuer-zos se concentran en estudiar sus pro-piedades. Son muy interesantes. Porejemplo, conducen en proporción milesde millones de veces más corriente queun macrocable. ¿Serán éstos los nano-conectores de los futuros nanochips?

Hay otras nanoestructuras conmás papeles para ese cargo: los nanotu-bos. Son “los candidatos idóneos a sus-tituir los circuitos electrónicos basadosen el silicio”, dice Julio Gómez, que di-rige otro laboratorio del mismo depar-tamento que Agrait. En el macromun-do, los nanotubos no son más que unpolvillo negruzco. Haciendo zoom, ymás, y más y más zoom (y aún más), severían unos hilillos alargados: son enrealidad tubos formados por átomos decarbono. Son unas estructuras durísi-mas, ligerísimas y por las que la elec-tricidad corre sin casi ninguna re-sistencia. Gómez y su grupo han des-cubierto cómo ajustar su resistenciaeléctrica haciendo nanotubos defectuo-sos, algo que podría abrir la puerta a suuso en circuitos integrados, que son laclave de la era electrónica.

Otro tipo de nanoestructuras, lasnanopartículas, están resultando mássencillas de domar. De hecho hay ya mu-chas en el mercado: en barras de labiosy cremas solares, con nanopartículastransparentes que absorben luz ultra-violeta; en pinturas impermeables o re-

Ya hay ONG que advierten de las peligrosas consecuencias de manipu-lar el ‘nanolego’ de la naturaleza

[04] Bienvenidos al nanomundo