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La nanotecnología forma parte de la nueva generación de innovación, a veces llamada la “nueva revolución industrial”. La ciencia y tecnología que hay detrás, ayudará a transformar varios sectores, incluyendo el aeroespacial, la energía, las tecnologías de la información, la medicina, la defensa nacional y el transporte.
En este post, hablamos con la Dra. Mariana Arce, profesora en el Grado en Física y el Grado en Ingeniería Biomedicina, sobre los tipos de nanotecnología, el desarrollo de la nanotecnología y su futuro.
La nanotecnología es un concepto que se emplea para definir las ciencias y técnicas que se aplican a nivel de nanoescala (de 1 a 100 nanómetros).
La idea de la nanociencia nace en el siglo pasado por el físico Richard Feynman, que hablaba de la nanotecnología como el proceso de poder manipular y controlar individualmente átomos y moléculas. Aunque el término de nanotecnología fue empleado por primera vez en 1974 por el japonés Norio Taniguchi.
La mejora de nuevas técnicas adecuadas para trabajar en el tamaño adecuado como microscopio de túnel de barrido (STM) o microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM) permitieron el nacimiento de la nanotecnología que se desarrolla con fuerza a partir de este siglo donde se produce una verdadera expansión de la nanotecnología.
Existen dos enfoques para la producción de nanomateriales, estructuras, dispositivos y sistemas: top-down o bottom-up. La primera se refiere a la reducción de tamaño de mecanismos y estructuras que se miniaturizan a escala nanométrica. Es muy empleada en el ámbito de la electrónica. La segunda se refiere a la construcción de estructuras a partir de elementos más pequeños. Se comienza con una estructura nanométrica, como una molécula y mediante un proceso de montaje o auto ensamblado, se crea una estructura o mecanismo mayor. Este proceso suele emplearse más en el campo de la biomedicina.
La nanotecnología promete soluciones a múltiples problemas a los cuales se enfrenta actualmente la humanidad, como los ambientales, ecológicos o de salud.
La nanotecnología aplicada a la medicina está aplicándose en varios campos y continúa creciendo día a día. En la medicina está habiendo un gran desarrollo que permite solucionar problemas que hasta ahora eran insalvables.
Existen muchos fármacos con problemas de solubilidad que no llegan al lugar de acción deseado. Con nano transportadores capaces de llevar esos fármacos poco solubles, se podría llegar hasta el sitio de acción donde deberían actuar. De esta manera, medicamentos que no se pueden utilizar debido a su naturaleza, son transportados hasta la zona en la que más se necesitan. El ejemplo más conocido en estos tiempos son las vacunas basadas en la tecnología del ARN mensajero, como las que existen actualmente contra la COVID-19. El ácido ribonucleico (ARN) se encapsula en nanopartículas que actúan como vectores. Estas nanopartículas protegen al ARN y lo transportan a las células donde se necesita.
Otro claro ejemplo es la nanotecnología aplicada para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer. Una enfermedad neurodegenerativa que con el aumento de la esperanza de vida se ha multiplicado el número de personas que la sufren. Los fármacos actuales solo palian los síntomas una vez ya ha avanzado la enfermedad. El gran problema de esta enfermedad es que el diseño de fármacos es complicado porque tienen que atravesar la barrera hematoencefálica, que sirve para proteger al cerebro de tóxicos, pero también impide que los fármacos puedan acceder al lugar de acción, que en este caso es el cerebro. Con la nanotecnología se están desarrollando fármacos que consiguen atravesar y llegar al lugar de acción.
El futuro es muy prometedor, desde el campo de la biomedicina, ingeniería o ecología. Los nuevos materiales basados en nanoestructuras de carbono permiten disminuir el tamaño de los dispositivos. Estas nanoestructuras han presentado propiedades similares o mejores que muchos materiales tradicionales, pudiéndose mejorar para el uso de baterías que acumulen la energía fotovoltaica o como vectores para fármacos.
Además, en el campo de la ecología puede servir para la prevención de la contaminación y detección de contaminantes. Filtros con nanopartículas que consiguen atrapar las partículas tóxicas antes de que lleguen al medio ambiente.
Por otro lado, el desarrollo de nuevas metodologías como CRISPR / Cas9, por el que se concedió el premio Nobel de Química a Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna en el 2020, permite mediante una proteína dirigirse a la zona elegida por el ADN y cortar. Con esta metodología se podrán “reparar” enfermedades genéticas que hasta ahora eran incurables.
Existen una gran variedad de ejemplos y campos donde la nanotecnología se está aplicando actualmente y su desarrollo está siendo exponencial. Muchos la denominan la “nueva revolución industrial”. Seguiremos atentos a lo que nos acontece porque es el futuro.