LA NANOTECNOLOGIALA NANOTECNOLOGIA

¿Qué es la nanotecnología? 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.

Un nanómetro es la millonésima parte de un metro, es decir:

Para hacerse una idea, 5 átomos puestos en línea suman un nanómetro.

mnm 91011

De su etimología: nano - prefijo griego que indica una medida,

no un objeto, de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.

techno - técnica logos - estudio

¿Qué es la nanotecnología?

• Las propiedades físicas y químicas de la materia difieren de la escala normal a nivel nanométrico, esto se debe a efectos cuánticos. Es por esto que, los físicos juegan un importante rol no sólo en la construcción de microscopios usados para investigar tales fenómenos sino también sobre todas las leyes de la mecánica cuántica.

CIENCIAS INVOLUCRADAS : :

QuímicaBioquímica Biología molecular FísicaElectrónica Informática Matemáticas

HistoriaHistoria

• Richard Feynman, ganador del premio Nobel de Física, fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en su discurso en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) en 1959 titulado: “Abajo hay espacio de sobra” (“There's Plenty Room at the Bottom”).

• Propuso fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y moléculas.

En los años 80 la aparición del Microscopía Túnel de Barrido hizo posible primero, la observación de los materiales a escala atómica; y después, la manipulación individual de los átomos.

NANOTECNOLOGIA EN LA MEDICINANANOTECNOLOGIA EN LA MEDICINA

Hoy en día la medicina se da interés a la investigación en el mundo microscópico ya que en este se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan las enfermedades. Con esto se han beneficiado ramas de la medicina como: la Microbiología, la Inmunología, la Fisiología, entre otras.

La nanotecnología, a diferencia de la ingeniería genética, todavía no esta en pasos de desarrollo; Se le puede considerar como “ una ciencia teórica” ya que todavía no se le ha llevado a la practica ya que aun no es viable, pero las repercusiones que acarreara para el futuro son demasiadas.

Detectores de cáncer con Detectores de cáncer con nanotecnologíananotecnología

El empleo de la nanotecnología en el diagnóstico del cáncer permite llevar a cabo determinaciones de una gran cantidad de moléculas distintas, de una forma automatizable y económica y empleando cantidades de muestra aún menores que las que se necesitan con las técnicas actuales.

Las principales metodologías basadas en la nanotecnología que se proponen para el diagnóstico del cáncer son:

Ensayos de proteínas basados en la técnica ELISA Chips microfluídicos Chips para manejar muestras de sangre y tejidos Sistemas de medición “label-free” en las que la interacción de la molécula diana con el

agente detector se mide directamente sin utilizar ningún tipo de marcaje. Análisis de tejidos Sistemas de medición multiparámetro

Detector de infartosDetector de infartos

Un detector ultrasensible de proteínas y ADN podría salvar muchas vidas al detectar enfermedades infeccionas y genéticas en sus primeras etapas, antes de que se conviertan en malignas o se extiendan.

Gracias al detector los médicos primero sabrán si los pacientes tienen un rasgo genético que les haga propensos a la formación de coágulos de sangre durante una operación quirúrgica, ayudándoles a prevenir apoplejías

Las dos ventajas que ofrece son su precio relativamente bajo y su simplicidad, lo que permitirá realizar en hospitales y ambulatorios pruebas de diagnóstico que hoy en día sólo se practican en laboratorios especializados.

NanorobotsNanorobots Nanorobots circulando por las arterias, aparatos que se auto-

replican, materiales que se auto-reparan, ordenadores invisibles, chips con ADN y biochips, que puedan modificar proteínas o incluso destruir células completas, en el caso de tumores, limpiando las arterias, corrigiendo los niveles de azúcar, colesterol u hormonas o apoyando al sistema inmune en su lucha contra las enfermedades.

NanorobotsNanorobots

Robert Freitas, investigador del Instituto de Fabricación Molecular de California, ha creado una especie de glóbulo rojo artificial bautizado como respirocitorespirocito. Con una sola micra de diámetro, este robot esférico imita la acción de la hemoglobina natural que se encuentra en el interior de los hematíes, aunque con la capacidad de liberar hasta 236 veces más oxígeno por unidad de volumen que un glóbulo rojo natural.

Freitas también ha diseñado los microbívorosmicrobívoros, fagotitos mecánicos concebidos para destruir cualquier microbio de nuestro torrente sanguíneo. Utilizando un protocolo digestivo y de descargas actuarán, según estima su creador, hasta 1000 veces más rápido que las defensas naturales.

En la informatica la nanotecnología busca el diseño de nuevos

materiales para nanochips y procesadores.

Informática

Estos nanochips representan costos bajos en producción masiva porque que consumen poca energía y por su facilidad para ser situados en donde se desee.

Nokia Morph

InformáticaPC Ultraportátiles con nanochips

Los UMPC, Ultra Mobile PC pesan menos de un kilo y ofrecen todo tipo de posibilidades multimedia.

Diseño de materiales

La fabricación molecular, es un término dado al concepto de ingeniería de nanosistemas (máquinas a escala nanométrica) operando a escala molecular.

Se basa en que los productos manufacturados se realizan a partir de átomos. Las propiedades de estos productos dependen de cómo estén esos átomos dispuestos.

Nanotúbulos de Carbono

Los nanotúbulos de carbono son utilizados en ingeniería para diseñar materiales de extremada dureza. Son fibras que frente a esfuerzos muy intensos se deforman sin perder sus propiedades elásticas. Son las fibras más resistentes que han sido podido fabricar hasta hoy en día.

Deportes

Ciclismo Bicicletas diseñadas con una estructura que incorpora nanotúbulos de carbono ofrecen

niveles excepcionales de rigidez y fuerza. Golf

Palos de golf más fuertes pero menos pesados, que permiten pegar la pelota con más fuerza y precisión.

Tenis En las bolas de tenis, una barrera nanocompuesta reduce la permeabilidad de gas desde

dentro hacia fuera, y permite a la bola mantenerse más tiempo en el aire tras un rebote. Compañías como Wilson y Babolat diseñan raquetas de tenis más livianas y fuertes con

nanotecnología, sus resultados son una mayor distancia de vuelo o un saque más fuerte.

FUTURAS APLICACIONES FUTURAS APLICACIONES

Almacenamiento, producción y conversión de energía. Armamento y sistemas de defensa. Producción agrícola. Tratamiento y remediación de aguas. Diagnóstico y cribaje de enfermedades. Sistemas de administración de fármacos. Procesamiento de alimentos. Remediación de la contaminación atmosférica. Construcción. Monitorización de la salud. Detección y control de plagas. Control de obesidad en lugares incivilizados Informática. Alimentos transgénicos

Las aplicaciones de la Nanotecnología cambiarán la medicina, las intervenciones quirúrgicas y los sistemas de prevención de las enfermedades.

En la actualidad, se está experimentando con el biochip DNA, que transformará los métodos de análisis sanguíneos, puesto que permitirá obtener los resultados de las pruebas de SIDA, tuberculosis y otras enfermedades en tan sólo unos segundos.

La nanotecnología puede ser usada para crear dispositivos no

detectables, micrófonos o cámaras de tamaño de una molécula, y son posibilidades que entran en el terreno de lo factible.

Como dato: la Unión Europea produce 29.64% de nanotecnología mundial, Estados Unidos 29%, y el resto pequeños países.

FUTURAS APLICACIONES FUTURAS APLICACIONES

BENEFICIOS DE LA NANOTECNOLOGIABENEFICIOS DE LA NANOTECNOLOGIA

1. La escasez de agua es un problema serio y creciente. La mayor parte del consumo del agua se utiliza en los sistemas de producción y agricultura, algo que la fabricación de productos mediante la fabricación molecular podría transformar.

2. Las enfermedades infecciosas causan problemas en muchas partes del mundo. Productos sencillos como tubos, filtros y redes de mosquitos podrían reducir este problema.

3. La información y la comunicación son herramientas útiles, pero en muchos casos ni siquiera existen. Con la nanotecnología, los ordenadores serían extremadamente baratos.

4. Muchos sitios todavía carecen de energía eléctrica. Pero la construcción eficiente y barata de estructuras ligeras y fuertes, equipos eléctricos y aparatos para almacenar la energía permitirían el uso de energía termal solar como fuente primaria y abundante de energía.

5. El desgaste medioambiental es un serio problema en todo el mundo. Nuevos productos tecnológicos permitirían que las personas viviesen con un impacto medioambiental mucho menor.

6. Muchas zonas del mundo no pueden montar de forma rápida una infraestructura de fabricación a nivel de los países más desarrollados. La fabricación molecular puede ser auto-contenida y limpia: una sola caja o una sola maleta podría contener todo lo necesario para llevar a cabo la revolución industrial a nivel de pueblo.

7. La nanotecnológica molecular podría fabricar equipos baratos y avanzados para la investigación médica y la sanidad, haciendo mucho mayor la disponibilidad de medicinas más avanzados.

BENEFICIOS DE LA NANOTECNOLOGIABENEFICIOS DE LA NANOTECNOLOGIA

RIESGOS EN LA NANOTECNOLGIARIESGOS EN LA NANOTECNOLGIA

1. Desequilibrio económico debido a una proliferación de productos baratos2. Opresión económica debido a precios inflados de forma artificial3. Riesgo personal por uso de la nanotecnología molecular por parte de

criminales o terroristas4. Riesgos para las libertades personales o sociales por restricciones

excesivas5. Desequilibrio social por nuevos productos o formas de vida6. Carrera inestable de armas fabricadas con la nanotecnología7. Daños medioambientales colectivos derivados de productos no regulados 8. Plaga gris o plasta gris (gray goo) - un factor de riesgo menor9. Un mercado negro en nanotecnología (aumenta la posibilidad y el peligro

de otros riesgos)10.Programas de nanotecnología molecular que compiten entre sí (aumenta

la posibilidad y el peligro de otros riesgos)11.El abandono y/o la ilegalización de la nanotecnología molecular (aumenta

la posibilidad y el peligro de otros riesgos).

Centros de Investigación y Estudio de Nanotecnología

The Nanobiotechnology Center (NBTC), Cornell University, Center for Nanoscale Systems, Cornell University, The Center for Nanotechnology (University of Washington), National Institute for Nanotechnology Alberta University, Center for Biologic Nanotechnology Michigan University,. The Center for NanoTechnology, College of Engineering, University of Wisconsin-Madiso

n,

The Center for Nanoscale Science and Technology at Rice University,. The Center for Biological and Environmental Nanotechnology (CBEN) Rice University, NASA - Nanotechnology, NSF Nanoscale Science and Engineering Center (NSEC), Northwestern University Center for Electron Transport in Molecular Nanostructures, Columbia University, Nanoscale Science and Engineering Center, Harvard University, Center for Materials Science and Engineering MIT Directed Assembly of Nanostructures (NSEC). The Materials Research Science and Engineering Center (MRSEC), Johns Hopkins Univ

ersity,

Center on Polymer Interfaces and Macromolecular Assemblies, Stanford University. Princeton Center for Complex Materials, Center for Nanoscopic Materials Design, The Institute for Cell Mimetic Space Exploration (CMISE),