La nanorrobótica es una rama de la nanotecnología que se encarga de la fabricación y construcción de nanorrobots o nanobots. Se trata de una disciplina que abre un abanico de posibilidades y que se ha convertido en la esperanza, gracias a sus posibles aplicaciones para la medicina. En ese sentido, los nanorrobots son una tecnología emergente que aún se encuentra en fase de investigación y desarrollo, sin embargo, ya se pueden conocer algunas formas en las que serán útiles.
Además, se espera que los próximos años tenga un impacto de más de 125 000 millones de dólares, de acuerdo con el informe «Global Nanotechnology Market». Pero aún quedan algunos obstáculos por delante, debido a que su fabricación implica dificultades tecnológicas propias de construir en escala nanométrica. ¿Quieres saber más sobre este tema? Sigue leyendo este artículo de Futuro Eléctrico.
Tabla de contenidos
¿Qué es nanorrobótica?
La nanorrobótica es un campo que busca la creación de robots diminutos y hasta invisibles para el ojo humano. Es una disciplina que pretende revolucionar el área de la robótica y combinarla con la nanotecnología. Aspira ser un medio para mejorar la calidad de vida de los seres humanos.
Pero también tiene otras ventajas como microprocesadores ultrarrápidos que consumen menos energía, lo que se complementa con baterías hasta 10 veces más duraderas que las convencionales, además de que la nanorrobótica puede hacer que las placas solares, por ejemplo, sean más rentables.
¿Quién inventó los nanorrobots?
La idea de crear nanorrobots surgió a partir de proyecciones basadas en la ciencia ficción. En ese sentido, la mención más antigua a estos dispositivos se encuentra en 1959, cuando el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nobel de Física en 1965, en su charla titulada «There’s Plenty of Room at the Bottom», sostuvo que cierto tipo de máquinas de reparación algún día podrían ser minituriarizadas.
Esto se conoce como el inicio de la nanorrobótica, ya que al mencionar que un dispositivo podría, en algunos años, escribir «El Padre Nuestro» en la cabeza de un alfiler inspiró a distintos científicos. Décadas más tarde, el investigador Robert Freitas se ha encargado de difundir los resultados de indagaciones que dan respuesta a temas específicos para la construcción de nanorrobots. De hecho, en el año 2009, Freitas fue galardonado con el Premio Feynman en Nanotecnología por sus teorías.
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Características de los nanobots
Deben tener un tamaño en escala nanométrica.
Su procesador principal debe tener una velocidad promedio de 106-109 operaciones por segundo.
En la mayoría de los casos, debe contar con un brazo submicroscópico, que sirva para manipular objetos o células, entre otros.
Deben contar con interruptores nanorobóticos, que le permitan iniciar con alguna tarea.
Tiene que tener un nanomotor que le permita operar.
Los nanorrobots deben estar capacitados para responder a estímulos como la temperatura, la luz ultravioleta o las reacciones químicas.
¿De qué están hechos los nanorrobots?
Los nanorrobots, según sus finalidades, están elaborados en distintos materiales. Lo más común es que tengan una capa o estructura interna, donde el protagonista sea el platino, el titanio, el oro o el hierro. En algunas ocasiones estos materiales se pueden llegar a combinar.
En sus capas intermedias, se utiliza material magnético, debido a que esto facilita el funcionamiento del motor y les da cierto movimiento, que los investigadores pueden aprovechar como si se tratara de un campo magnético. Por otro lado, a nivel exterior, los nanorrobots están equipados con materiales capaces de cargar moléculas o para absorber partículas, por ejemplo, el óxido de grafeno.
Tipos de nanobots
En la actualidad, se conocen dos tipos de nanorrobots:
Ensambladores: Tienen forma de células simples y son capaces de descifrar e interactuar con moléculas y átomos de diferentes tipos. Asimismo, se pueden controlar por medio de programas específicos.
Autorreplicantes: Son un tipo de nanorrobots que pudiesen llegar a duplicarse en el futuro de manera automática.
Además de lo anterior, se puede hablar de tipos de nanobots, de acuerdo a la generación a la que pertenezcan.
Primera generación: Permiten recabar datos sobre células, bacterias o toxinas. Asimismo, no se descarta que puedan transmitir información al exterior desde el interior del cuerpo humano.
Segunda generación: No solo van a poder cumplir con una tarea asignada, como por ejemplo, reparar alguna célula, sino que también van a poder transportar dispositivos a nivel nanométrico.
Tercera generación: Se cree que será el clímax de la nanorrobótica, ya que busca integrar la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y la computación cuántica para tener un funcionamiento autónomo. También, tendrán que ser autoreplicantes.
Lecturas sugeridas:
¿Para qué sirven los nanorrobots?
Lucha contra enfermedades autoinmunes
¿Qué pueden hacer los nanobots? Su mayor aplicación se encuentra en la medicina, debido a que desde sus orígenes se ha hablado de que pueden ser especialmente útiles en la lucha contra enfermedades autoinmunes. De esta manera, existen muchísimas expectativas con el uso de estos dispositivos para el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades. A pesar de que se encuentran en fase de desarrollo, ya que se ha dejado ver algunas posibles formas de utilizarlos.
Eliminar enfermedades de la piel
De este modo, el uso de nanobots puede permitir que se eliminen enfermedades de la piel, ya que puede quitar fácilmente la piel muerta e insertarse en las capas profundas y superficiales de la misma. También, los nanorrobots tendrán la capacidad de moverse a través de entornos de líquidos biológicos a casi 15 µm/s, según informa un equipo multidisciplinario encabezado por ETH Zurich e investigadores de Technion (Israel Institute of Technology).
Para la higiene bucodental
Otra de las aplicaciones de los nanobots es para la higiene bucodental. Al respecto, se espera que puedan identificar, combatir y extraer de los dientes el sarro, las caries y las placas. Y, además, una de las esperanzas más grandes sobre el posible uso de los nanorrobots es para que ataquen a las bacterias o virus que afectan el cuerpo humano.
En las energías renovables
En otros temas, la nanorrobótica puede ser bastante beneficiosa para mejorar la generación de fuentes renovables de energía y, al mismo tiempo, consumirán menos energía, lo que hará que tengan mayor tiempo de vida útil. Adicionalmente, los nanorrobots pueden ser empleados para almacenar una gran cantidad de datos, de momento, se ha podido almacenar 5.5 petabits de datos en un solo gramo de ADN, una hazaña lograda por el Instituto Wyss de Harvard.
Disminuir la contaminación
Finalmente, los nanorrobots pueden ayudar en casos de contaminación marítima, como cuando un buque petrolero vierte su contenido en el mar. Mediante las microesponjas, fabricadas con nanotubos de carbono, se puede absorber todo tipo de agentes contaminantes preservando la flora y fauna del lugar. También, pueden eliminar del ambiente y del suelo otro tipo de agentes como los pesticidas o fertilizantes.
Ejemplos de nanorrobots
Nanorrobots en medicina
Uno de los ejemplos más importantes del uso de nanorrobots en medicina lo tenemos gracias a un equipo de científicos de las universidades del estado de Arizona (ASU) y el Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología chino. Ellos lograron crear un minúsculo robot (con un tamaño de 90 por 60 nanómetros), que es capaz de localizar tumores y estrangularlos hasta provocarles la muerte. Es uno de los nanorrobots contra el cáncer más populares.
Para su funcionamiento, es introducido en los vasos sanguíneos que llevan la sangre hasta el tumor. Una vez que está posicionado, forma una barrera que impide el paso de sangre al tumor, lo que lleva a su debilitamiento o muerte. Ante esto, Hao Yan, director del Centro de Diseño Molecular y Biomimética de la ASU, en la revista Nature Biotechnology, dijo que es un sistema:
Totalmente autónomo de ADN robótico para el diseño preciso de fármacos y terapias contra el cáncer (…) Además, es una estrategia que se puede utilizar con muchos tipos de cáncer, ya que todos los vasos sanguíneos que alimentan a los tumores son esencialmente iguales.
Este tipo de nanorrobots ya han sido probados con éxito en ratones. Por su parte, Baoquan Ding, profesor del NCNST chino, detalló otra de sus ventajas:
Estos nano-robots pueden programarse para transportar cargas moleculares y provocar un bloqueo en el suministro de sangre al tumor, lo que puede provocar la muerte del tejido y reducir el tamaño del tumor.
Nanorrobots de ADN
Científicos del Caltech (Instituto de Tecnología de California), en Estados Unidos, han creado nanorrobots que están hechos a partir del ADN humano, según se pudo conocer a través del artículo A cargo-sorting DNA robot, difundido por la revista Science. Esto deja en evidencia la posibilidad de crear nanobots a partir de material genético.
En ese sentido, el robot hecho con ADN, tiene una composición idéntica a las de las células humanas, pero diseñadas por los investigadores para hacer tareas concretas. También, está elaborado con secuencias de cuatro letras, es decir, moléculas llamadas nucleótidos (adenina, citosina, guanina y timina). Por medio del fenómeno conocido como hibridación, estas cadenas de ADN se pueden comportar como un zipper e, incluso, funcionar como manos y pies.
Lecturas sugeridas:
Por otro lado, investigadores de la Universidad australiana UNSW, con ayuda de especialistas británicos, han presentado un método para que las moléculas de los nanobots se puedan unir con otras, formando una mucho más grande. Esto representa un antes y un después en cuanto a la arquitectura de nanorrobots de ADN, ya que podrían ser tan extensos que hasta pueden curar heridas o desobstruir arterias.
Nanorrobots en el cuerpo humano
Los nanorrobots en el cuerpo humano están cerca de materializarse. De hecho, ya hay una propuesta para que estos dispositivos puedan navegar por los líquidos del interior del cuerpo humano. Son impulsados por nanomotores enzimáticos (LipoBots) y están siendo desarrollados por investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2).
De acuerdo con las personas a cargo de este estudio, estos nanorrobots pueden servir como un nuevo sistema activo de administración de fármacos. O, también, pueden usarse en el tracto gastrointestinal, ya que pueden estar expuestos a un entorno hostil y activar su movimiento in situ.
Nanorrobots para combatir la contaminación
De acuerdo con una publicación de Nature Communications, Martin Pumera, director del Centro de Nanorobots Funcionales Avanzados y miembro de la Universidad de Química y Tecnología de Praga, desarrolló nanorrobots que pueden eliminar componentes químicos del agua. Estos nanobots podrían eliminar el arsénico y la atrazina en ríos y océanos.
Nanorrobots para eliminar toxinas de la sangre
En el estudio «Hybrid biomembrane–functionalized nanorobots for concurrent removal of pathogenic bacteria and toxins» publicado en la Science Robotics, se da a conocer que Ingenieros de la Universidad de California de San Diego, lograron poner en funcionamiento nanorrobots que eliminan las bacterias dañinas junto con las toxinas que producen. Están elaborados en oro y funcionan con ultrasonido, llegando a navegar 35 micrómetros por segundo en sangre. Su objetivo final es que puedan emplearse para desintoxicar los fluidos biológicos.
Nanorrobots para luchar contra las infecciones bacterianas
Un equipo coliderado por el profesor de investigación ICREA Samuel Sánchez del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y líder del grupo Nano-Bio Dispositivos Inteligentes, y por César de la Fuente-Núñez (Universidad de Pensilvania, USA), han desarrollado un nanorrobot que puede ser la solución para luchar contra las infecciones bacterianas.
En ese sentido, fue probado en ratones, donde demostró ser efectivo para llevar un péptido de origen natural y el otro péptido sintético derivado del veneno de la avispa al lugar de la infección. Xavier Arqué, primer coautor del trabajo (IBEC), en el informe «Autonomous Treatment of Bacterial Infections in Vivo Using Antimicrobial Micro- and Nanomotors», difundido por ACS Nano, indicó:
Nuestros nanorrobots combinan navegación, catálisis y capacidad bactericida para llevar cargas antimicrobianas a sitios de infección específicos.
Palabras finales
De momento, los nanorrobots parecen un tema de ciencia ficción y algunas aplicaciones pueden verse con un hecho muy, muy futurista. No obstante, todo apunta a que dentro de algunas décadas puedan contribuir a alargar la vida humana y tener presencia en distintos aspectos de la vida cotidiana, llegando a convertirse en un negocio multimillonario.
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