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Nanotecnología: el tamaño lo rige todo

Con la nanotecnología, la manipulación de la materia a niveles casi infinitesimales, se abre un horizonte de posibilidades que transformarán para siempre la medicina, la ciencia y la tecnología.

Foto: Victor Habbick Visions

Con la nanotecnología, la manipulación de la materia a niveles casi infinitesimales, se abre un horizonte de posibilidades que transformarán para siempre la medicina, la ciencia y la tecnología.

Imagine un robot en miniatura metido dentro de cada una de sus células. El dispositivo es tan pequeñito, que apenas tiene unos cuantos átomos de largo. Y la célula es tan grande para él como una ciudad para una persona. Su trabajo es arreglar lo que se va dañando en esa ciudad: la plomería, las fuentes de energía, el manejo de desperdicios, y las defensas contra los ataques de sus enemigos.

Ese robot tiene otra característica: se puede autorreplicar. Fabrica copias de sí mismo, creciendo a partir de un trozo de materia prima en el laboratorio, de la misma forma en que los organismos vivos crecen absorbiendo nutrientes, y convirtiéndolos en compuestos útiles. Entonces, dos robots fabrican otros cuatro y así sucesivamente, hasta que se tienen ejércitos de ellos listos para ser insertados como enfermeros en nuestro torrente sanguíneo, por el cual navegarían rejuveneciendo tejidos, acabando con el cáncer y derritiendo el colesterol arterial.

Ahora suponga que esos aparatitos en el laboratorio tienen en su diminuto cerebro una computadora que los controla, de tal forma que pueden reprogramarse rápidamente para construir lo que uno quiera. El resultado es una fábrica de ayudantes de tamaño molecular capaces de construir lo que sea –desde drogas hasta televisores, casas, carreteras o aviones–, de programarse para tragarse la contaminación ambiental, o de conferirnos una cuasi-inmortalidad.

Hace diez años esta visión era considerada poco factible. Hoy no lo es tanto, dados los alucinantes avances en el enrarecido universo de la nanotecnología: la ciencia que ha sido descrita como materiales, aplicaciones y procesos diseñados para funcionar a escalas extremadamente pequeñas. Atómicas. Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro. A modo de comparación, una hoja de papel tiene 100.000 nanómetros de grosor, mientras que un virus tiene unos 100 de largo, y un átomo de oro tiene más o menos un tercio de nanómetro de ancho.

La esencia de la nanotecnología es que las estructuras construidas a estas escalas tienen propiedades únicas, y se comportan de maneras aberrantes: cambian de estado, forma y conductividad durante su uso. Es como si pertenecieran a otra dimensión. Esa característica las hace perfectas para aplicaciones insospechadas en todo lo que nos rodea.

En otras palabras, la nanotecnología partirá en dos la historia tecnológica de nuestra especie. Existen al menos 600 productos de consumo diario que ya incorporan la miniaturización extrema de toda clase de partículas. Desde la electrónica de un avión hasta la crema de dientes.

“Estamos además comenzando a ver la convergencia de la ciencia de materiales con la biología, y emergen nuevos métodos para sintetizar, manipular, organizar y visualizar materiales nanométricos”, dice Margaret Blohm, antigua directora y fundadora del programa de nanotecnología de General Electric. “El desafío desde el punto de vista de la industria es traducir estas innovaciones científicas hacia tecnologías productivas y baratas”.

Pero la nueva ciencia tiene sus riesgos para el medio ambiente y la salud. Y puesto que el avance de la tecnología va a años luz de nuestro entendimiento de cómo usarla con seguridad, el daño potencial podría tardar décadas en revelarse.
Las siguientes son algunas nano-proezas, nano-promesas y nano-peligros que nos esperan allá afuera, en ese nuevo mundo liliputiense:

Nano-proezas
•Circuitos electrónicos hechos de nanotubos de carbono tridimensionales. Serán vitales para mantener el crecimiento del poder computacional.

•Paneles solares de mayor eficacia. Se están creando con nanoalambres que crecen a partir de cristales de silicona bajo un gas a alta temperatura, en forma de nidos o brocados (en lugar de una pieza sólida de silicona). La estructura se convierte en trampas de luz, aumentando exponencialmente la capacidad de la silicona de capturar los rayos solares.

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•Botellas para purificar el agua con filtros de solo 15 nanómetros de ancho, que permiten crear agua potable tomada de fuentes contaminadas con bacterias.

•Materiales ligeros y ultrarresistentes para deportes, usos militares y hospitalarios.

•Nanopartículas en pantallas que permiten una altísima resolución y penetración en las imágenes de los escáneres de resonancia magnética, evitando la necesidad de ciertas biopsias.

•Superficies creadas copiando la textura de materiales hallados en la naturaleza, como la hoja del loto, la cual es capaz de mantenerse limpia de polvo y agua. Forrar las alas de los aviones con este tipo de texturas, por ejemplo, evitaría que se peguen a ellas los cristales de hielo, eliminando el riesgo de accidentes.

•Partículas nanométricas en farmacología para entregar medicinas al cuerpo, liberando moléculas terapéuticas solo cuando llegan a los tejidos enfermos.

Nano-promesas

•La ingeniería de tejidos del futuro verá la construcción de órganos tridimensionales hechos con nanopartículas que se ensamblan a sí mismas, creciendo sobre matrices para formar un corazón o un riñón.

• Supertextiles. El Laboratorio de Nanotextiles de la Universidad de Cornell, a cargo del colombiano Juan Hinestroza, explora la creación de fibras multifuncionales a partir de escalas nanométricas. Por ejemplo trabajan en la creación de textiles conductores, y otros resistentes a las bacterias y a los gases tóxicos, y en inventar transistores hechos a base de algodón, para que el textil se convierta en un dispositivo electrónico.

•Una nueva generación de interfaces que conectará a la gente directamente con la electrónica (al estilo cyborg), y que cambiarán para siempre el concepto de las telecomunicaciones.

•Ejércitos de nanorrobots mantendrán el organismo a raya de toda dolencia, alargando la calidad de vida, y la vida misma.

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•Partículas «nanofabricadoras» crearán, átomo por átomo y por sí solas, estructuras gigantescas tales como los sostenes de un elevador espacial.

•Un ama de casa podrá “imprimir” en 3D desde una lavadora de platos hasta una cafetera, con solo ingresar el código del aparato en una página web.

•La computación cuántica hará posibles, en fracciones de segundos, cálculos que hoy toman meses a las supercomputadoras, gracias a las extrañas cualidades de las nanopartículas, compatibles con la “personalidad doble” de la cuántica.

•Invisibilidad de los objetos, al mejor estilo de Harry Potter. La tecnología, que ya comienza a estudiarse, consiste en usar formas de difuminar la luz visible alrededor de un objeto. El Instituto Tecnológico de Massachusetts intenta usar nanopartículas para lograrlo.

Nano-peligros

•Un estudio animal en Inglaterra demostró que ciertos nanotubos de carbono pueden causar el mismo tipo de daño pulmonar que el asbesto.

•Las nanopartículas de plata se usan como agentes antibacteriales, y recubren algunos juguetes, ropa, jabones y un sinfín de cosas. Estudios de la Agencia de Protección Ambiental estadounidense argumentan que estas partículas podrían causar resistencia a los antibióticos y envenenar la fauna acuática. Otros investigadores han ligado las partículas de plata con deformaciones en embriones de peces cebra.

•El Departamento de Defensa de Estados Unidos admite que “el diminuto tamaño de las nanopartículas las hace más químicamente reactivas y aptas para comportarse en formas impredecibles”, de tal manera que una sustancia que es segura a escalas normales, se convierte en tóxica a escalas atómicas. Existen al menos 600 productos de consumo diario que ya incorporan la miniaturización extrema de toda clase de partículas. Desde la electrónica de un avión hasta la crema
de dientes.

* Ángela Posada-Swafford: Fue becaria del MIT en el programa de Periodismo Científico y escribe sobre ciencia y medicina desde Miami Beach.

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Septiembre
24 / 2013


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