La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través
del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala
. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.
Beneficios de la nanotecnología: Medicina.
Nanomedicina: Una de las vertientes más prometedoras dentro de los potenciales nuevos avances tecnologicos en la medicina. Podríamos aventurar una definición situándala como rama de la nanotecnología que permitiría la posibilidad de curar enfermedades desde dentro del cuerpo y al nivel celular o molecular.
Se considera que determinados campos pueden ser objeto de una autentica revolución, especialmente: monitorización (imágenes), reparación de tejidos, control de la evolución de las enfermedades, defensa y mejora de los sistema biológicos humanos; diagnóstico, tratamiento y prevención, alivio del dolor, prevención de la salud, adeministración de medicamentos a las células, etc. etc. Todos ellos constituirían nuevos avances tecnologicos en la medicina que la posicionarían en una nueva era científica y asistencial.
La descripción de algunos últimos avances científicos lleva a lo que hace poco sería considerado ciencia ficción dentro de la Medicina. Biosensores, nuevas formas de administrar medicamentos más directas y eficaces y el desarrollo de nuevos materiales para injertos, entre otras, son algunos de los avances en lo que se trabaja en la actualidad en multitud de laboratorios de los centro de nanotecnología en todo el mundo.
El siguiente párrafo recoge de forma clara algunas de sus aplicaciones:
La posibilidad de diseñar sensores que se activan cuando cambien determinadas constantes biológicas cambian. Por ejemplo, los pacientes diabéticos podrían verse favorecidos al recibir insulina encapsulada en células artificiales, que la dejen salir cuando aumente la glucosa en la sangre.
Esto también permite realizar exámenes en forma muy sencilla, incluso en la casa para un autodiagnóstico. “Los biosensores se han utilizado para muchas aplicaciones, por ejemplo, para detectar la presencia de ántrax (...) La silicona porosa también puede utilizarse como sistema de administración de medicamentos inteligentes. A diferencia de la tradicional, es biocompatible y no tiene efectos tóxicos. La característica de porosa fue creada con nanotecnología. Además con ella se pueden hacer injertos. “Es una plataforma espectacular, muy útil y además la silicona es barata”, afirma Ford.... Otros vehículos son los dendrímeros que consisten en polímeros con ramificaciones. Cada cabo puede tener distintas propiedades. Los dendrímeros podrían tragarse y realizar diferentes funciones bastante complicadas, como buscar daños dentro del organismo y repararlos. (Recogido en Clínica Alemana).
El objetivo del Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos es utilizar la nanotecnología, para eliminar, antes de 2015, las muertes y el sufrimiento causados por el cáncer. Las investigaciones actuales se centran en como utilizar la nanotecnología para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para diagnosticar, comprender y tratar el cáncer (Ver: Avances Tecnológicos: Nanotecnología y cáncer).
La Nasa impulsa actualmente programas para el diseño de un prototipo de célula artificial.
La nanomedicina se convierte así en una rama fundamental de las prometedoras aplicaciones de la nanociencia. Probablemente una de las de mayor alcance para el ser humano. No son pocos los que alertan de riesgos no despreciables que pueden estar ligados a estos avances.
Se considera que determinados campos pueden ser objeto de una autentica revolución, especialmente: monitorización (imágenes), reparación de tejidos, control de la evolución de las enfermedades, defensa y mejora de los sistema biológicos humanos; diagnóstico, tratamiento y prevención, alivio del dolor, prevención de la salud, adeministración de medicamentos a las células, etc. etc. Todos ellos constituirían nuevos avances tecnologicos en la medicina que la posicionarían en una nueva era científica y asistencial.
La descripción de algunos últimos avances científicos lleva a lo que hace poco sería considerado ciencia ficción dentro de la Medicina. Biosensores, nuevas formas de administrar medicamentos más directas y eficaces y el desarrollo de nuevos materiales para injertos, entre otras, son algunos de los avances en lo que se trabaja en la actualidad en multitud de laboratorios de los centro de nanotecnología en todo el mundo.
El siguiente párrafo recoge de forma clara algunas de sus aplicaciones:
La posibilidad de diseñar sensores que se activan cuando cambien determinadas constantes biológicas cambian. Por ejemplo, los pacientes diabéticos podrían verse favorecidos al recibir insulina encapsulada en células artificiales, que la dejen salir cuando aumente la glucosa en la sangre.
Esto también permite realizar exámenes en forma muy sencilla, incluso en la casa para un autodiagnóstico. “Los biosensores se han utilizado para muchas aplicaciones, por ejemplo, para detectar la presencia de ántrax (...) La silicona porosa también puede utilizarse como sistema de administración de medicamentos inteligentes. A diferencia de la tradicional, es biocompatible y no tiene efectos tóxicos. La característica de porosa fue creada con nanotecnología. Además con ella se pueden hacer injertos. “Es una plataforma espectacular, muy útil y además la silicona es barata”, afirma Ford.... Otros vehículos son los dendrímeros que consisten en polímeros con ramificaciones. Cada cabo puede tener distintas propiedades. Los dendrímeros podrían tragarse y realizar diferentes funciones bastante complicadas, como buscar daños dentro del organismo y repararlos. (Recogido en Clínica Alemana).
El objetivo del Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos es utilizar la nanotecnología, para eliminar, antes de 2015, las muertes y el sufrimiento causados por el cáncer. Las investigaciones actuales se centran en como utilizar la nanotecnología para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para diagnosticar, comprender y tratar el cáncer (Ver: Avances Tecnológicos: Nanotecnología y cáncer).
La Nasa impulsa actualmente programas para el diseño de un prototipo de célula artificial.
La nanomedicina se convierte así en una rama fundamental de las prometedoras aplicaciones de la nanociencia. Probablemente una de las de mayor alcance para el ser humano. No son pocos los que alertan de riesgos no despreciables que pueden estar ligados a estos avances.
Nanotecnología e informática
Diseñando el ordenador del mañana
Según un artículo publicado este mes en nanowerk.com, la industria del semiconductor va camino de desarrollar la tecnología del procesador de 32nm, que se espera se comercializará alrededor del 2009, pero llegará un día en que los transistores alcancen los límites de la miniaturización a niveles atómicos y haya que poner fin a las tecnologías de fabricación actuales. Aparte de los problemas para interconectar la disipación de calor y la densidad, algo que algunos científicos esperan lograr con aplicaciones basadas en nanotubos de carbono, existe también el problema fundamental de la mecánica cuántica, que interferirá cuando el diseño de chips se aproxime a los 4nm, es decir, cuando las dimensiones de los conductores sean tan pequeñas que los efectos cuánticos dominen el comportamiento del circuito.
Los diseñadores informáticos suelen mirar esto como algo negativo, porque podría permitir que los electrones se filtraran a sitios en los que no son bienvenidos. En concreto, el efecto túnel de electrones y agujeros –conocido como “quantum tunneling” o efecto túnel cuántico– sería demasiado grande como para que los transistores realizasen operaciones fiables. Como resultado, ambos estados del conmutador se volverían indistinguibles. Sin embargo, los efectos cuánticos también podrían ser beneficiosos. Un grupo de investigadores ha demostrado que es posible almacenar un bit de información en un átomo y recuperarlo, posteriormente. Pero que nadie espere ver pronto este sistema en su ordenador.
Bajo este "almacenamiento atómico" subyace un fenómeno conocido como magnetorresistencia anisótropa balística (BAMR). La magnetorresistencia es la propiedad que poseen todos los materiales magnéticos metálicos de cambiar el valor de su resistencia eléctrica cuando se les aplica un campo magnético externo. En la llamada magnetorresistencia anisótropa (AMR), el efecto se incrementa debido a que en la conducción de electrones las colisiones son más frecuentes cuando se mueven en paralelo a la magnetización del material que cuando lo hacen en perpendicular. La AMR, descubierta en 1856, es la base de gran parte de los dispositivos de almacenamiento de datos existentes en la actualidad. Durante los últimos 30 años se han descubierto nuevas formas de magnetorresistencia, siendo la BAMR una de las más recientes.
Hasta ahora, los físicos tan solo habían teorizado acerca de esta forma de magnetoresistencia, pero recientemente el Dr. Andrei Sokolov, profesor ayudante de investigación en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nebraska, y el Dr. Bernard Doudin, profesor del Departamento de Materiales Metálicos de la Universidad Louis Pasteurn en Estrasburgo, Francia, han anunciado la primera prueba experimental de BAMR, al observar una variación gradual en la conductancia balística de los nanocontactos de cobalto a medida que se variaba la dirección de un campo magnético aplicado.
Los investigadores creen que la BAMR puede dar lugar a futuras generaciones de dispositivos electrónicos ultrapequeños, como cabezales magnéticos de lectura, conmutadores cuánticos y circuitos lógicos, debido a la posibilidad de controlar la conductancia cuantizada por la aplicación de campos magnéticos.
Según un artículo publicado este mes en nanowerk.com, la industria del semiconductor va camino de desarrollar la tecnología del procesador de 32nm, que se espera se comercializará alrededor del 2009, pero llegará un día en que los transistores alcancen los límites de la miniaturización a niveles atómicos y haya que poner fin a las tecnologías de fabricación actuales. Aparte de los problemas para interconectar la disipación de calor y la densidad, algo que algunos científicos esperan lograr con aplicaciones basadas en nanotubos de carbono, existe también el problema fundamental de la mecánica cuántica, que interferirá cuando el diseño de chips se aproxime a los 4nm, es decir, cuando las dimensiones de los conductores sean tan pequeñas que los efectos cuánticos dominen el comportamiento del circuito.
Los diseñadores informáticos suelen mirar esto como algo negativo, porque podría permitir que los electrones se filtraran a sitios en los que no son bienvenidos. En concreto, el efecto túnel de electrones y agujeros –conocido como “quantum tunneling” o efecto túnel cuántico– sería demasiado grande como para que los transistores realizasen operaciones fiables. Como resultado, ambos estados del conmutador se volverían indistinguibles. Sin embargo, los efectos cuánticos también podrían ser beneficiosos. Un grupo de investigadores ha demostrado que es posible almacenar un bit de información en un átomo y recuperarlo, posteriormente. Pero que nadie espere ver pronto este sistema en su ordenador.
Bajo este "almacenamiento atómico" subyace un fenómeno conocido como magnetorresistencia anisótropa balística (BAMR). La magnetorresistencia es la propiedad que poseen todos los materiales magnéticos metálicos de cambiar el valor de su resistencia eléctrica cuando se les aplica un campo magnético externo. En la llamada magnetorresistencia anisótropa (AMR), el efecto se incrementa debido a que en la conducción de electrones las colisiones son más frecuentes cuando se mueven en paralelo a la magnetización del material que cuando lo hacen en perpendicular. La AMR, descubierta en 1856, es la base de gran parte de los dispositivos de almacenamiento de datos existentes en la actualidad. Durante los últimos 30 años se han descubierto nuevas formas de magnetorresistencia, siendo la BAMR una de las más recientes.
Hasta ahora, los físicos tan solo habían teorizado acerca de esta forma de magnetoresistencia, pero recientemente el Dr. Andrei Sokolov, profesor ayudante de investigación en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nebraska, y el Dr. Bernard Doudin, profesor del Departamento de Materiales Metálicos de la Universidad Louis Pasteurn en Estrasburgo, Francia, han anunciado la primera prueba experimental de BAMR, al observar una variación gradual en la conductancia balística de los nanocontactos de cobalto a medida que se variaba la dirección de un campo magnético aplicado.
Los investigadores creen que la BAMR puede dar lugar a futuras generaciones de dispositivos electrónicos ultrapequeños, como cabezales magnéticos de lectura, conmutadores cuánticos y circuitos lógicos, debido a la posibilidad de controlar la conductancia cuantizada por la aplicación de campos magnéticos.
NANOTECNOLOGIA MOLECULAR-ADN
La nanotecnología es la manipulación de materiales a una escala molecular. Muchos científicos utilizan hebras artificiales de ADN para lograrlo.
Technology Review publica que investigadores de la Universidad de Dortmund han descubierto la forma de hacer que ADN pegue y separe nanopartículas de oro a medida. Se podría aplicar este método a sensores que detectan sustancias y actividades biológicas en el laboratorio y en el cuerpo humano. También se podría aplicar a materiales programables cuyas propiedades se pueden cambiar al añadir un trozo de ADN.
ADN consiste en cuatro bases químicas - adenina, guanina, citosina y timina - unidas a un esqueleto de fosfato-azúcar. Las hebras de ADN se unen cuando las secuencias de bases se aparean - adenina con timina y citosina con guanina. Con el nuevo avance científico desarrollado por el equipo alemán, es posible lograr que hebras artificiales cortas de ADN formen estructuras, y luego se puede manipularlas para que se peguen a otros materiales y a continuación, es posible organizar estos otros materiales dentro de una estructura.
En esta investigación, los científicos utilizaron dos secuencias de hebras sencillas de ADN que se pegan a una nanopartícula de oro y una tercera hebra con tres secciones. Las primeras dos secciones de la tercera hebra aparean con cada una de las hebras de nanopartículas, pegándolas para que las nanopartículas de oro que llevan se posicionan cerca. Se puede separar las nanoparticulas utilizando un tercer tipo de hebra ADN que es igual que la hebra pegada de ADN. Esta hebra se adhiere primero a la tercera sección, la que está libre, de la hebra adhesiva de ADN y tira hasta que toda la hebra se despegaue.
Technology Review publica que investigadores de la Universidad de Dortmund han descubierto la forma de hacer que ADN pegue y separe nanopartículas de oro a medida. Se podría aplicar este método a sensores que detectan sustancias y actividades biológicas en el laboratorio y en el cuerpo humano. También se podría aplicar a materiales programables cuyas propiedades se pueden cambiar al añadir un trozo de ADN.
ADN consiste en cuatro bases químicas - adenina, guanina, citosina y timina - unidas a un esqueleto de fosfato-azúcar. Las hebras de ADN se unen cuando las secuencias de bases se aparean - adenina con timina y citosina con guanina. Con el nuevo avance científico desarrollado por el equipo alemán, es posible lograr que hebras artificiales cortas de ADN formen estructuras, y luego se puede manipularlas para que se peguen a otros materiales y a continuación, es posible organizar estos otros materiales dentro de una estructura.
En esta investigación, los científicos utilizaron dos secuencias de hebras sencillas de ADN que se pegan a una nanopartícula de oro y una tercera hebra con tres secciones. Las primeras dos secciones de la tercera hebra aparean con cada una de las hebras de nanopartículas, pegándolas para que las nanopartículas de oro que llevan se posicionan cerca. Se puede separar las nanoparticulas utilizando un tercer tipo de hebra ADN que es igual que la hebra pegada de ADN. Esta hebra se adhiere primero a la tercera sección, la que está libre, de la hebra adhesiva de ADN y tira hasta que toda la hebra se despegaue.
(cadena de ADN)
(nanomotor o engranajes)
Nota del Blogger: En la actualidad, la nanotecnología está en constante crecimiento, en los cuales han habido muchos avances. Muchos son los paises con esos progresos entre ellos Israel, el cual a aportado mucho a esta tecnología en todos los aspectos, en incluso en la industria cinematografica se muestran cosas en las que están en estudio en la actualidad.
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