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Inventos Nanotecnológicos que cambiarán el Mundo, según el MIT

Fuente: iei
La rápida evolución y crecimiento de la tecnología, y en particular de la nanotecnología, se ha convertido en una pieza clave para el fomento de la innovación competitiva, la aparición de nuevos negocios y perspectivas de progreso para aquellos sistemas económicos que se esfuerzan en ser protagonistas en la era de la globalización y el conocimiento.
El mapa del genoma humano, la clonación, los superordenadores e Internet se ha sucedido de forma paralela en muy breves periodos de tiempo. Hoy las nuevas tecnologías de la información representan ya más de una tercera parte del PIB de algunos países entre los que se encuentran los EE.UU.
Estamos entrando en una época acelerada impulsada por la tecnología con proyectos e iniciativas empresariales que generan un importante valor económico. Nos encontramos en medio de grandes cambios en los sistemas económicos impulsados por el acelerado crecimiento exponencial de las nuevas tecnologías. En este marco debe ser entendida la nanotecnología, esto es, una continuación, en la aceleración de la tecnología avanzada y tal vez, lo más importante, que podría tener la capacidad de transformar la futura economía global.
Hay muchos países y analistas que no han dudado en comprender que la nanotecnología puede convertirse en una pieza estratégica indispensable para la competitividad de un sistema económico. Hasta tal punto que podrá determinar la viabilidad y la riqueza de las naciones, las organizaciones y las industrias en un futuro no muy lejano.
Hace diez años Estados Unidos parecía el único preocupado por esta cuestión. Hoy hay una curiosa mezcla de países en la que Europa parece rezagada (pese a las recientes apuestas contempladas en los últimos Programas Marco). China, India, Japón, Australia, Israel, Corea, más recientemente Rusia, forman parte de aquellos países que parecen concienciados de las ventajas de apostar por este sector de futuro.

Nanosensores Químicos


Nuevos tipos de sensores químicos para control medioambiental, seguridad alimentaria o aplicaciones de seguridad se podrían basar en nanotecnología, según un profesor ayudante de Química de la Universidad UC Davis, Prof. Osterioh. 


Los nanomateriales se ajustan bien a las aplicaciones de sensores químicas, porque sus propiedades químicas varían bastante en respuesta a los cambios que ocurren en su entorno químico” dice Osterioh. Como se pueden fabricar los nanomateriales de estructuras de unos cuantos atomos, solo unas cuantos moléculas de química pueden provocar una reacción. 

Osterloh y su equipo han descubierto que nanocables hechos con átomos de litio, molibdeno y selenio producen cambios en la resistencia eléctrica de hasta 200 por ciento al ser expuestos a vapores de solventes orgánicos. Cuando se depositan los nanocables entre dos conductores, se forma un sencillo sensor químico. 

Al agregar grupos químicos a los nanocables, los investigadores pudieron modificar el sensor para medir la acidez de una solución. Actualmente el equipo investiga si esta propiedad “programadora” se podrá extender para hacer factible el uso de sensores para detectar explosivos u otros peligros como contaminación medioambiental


Ingeniería Inyectable de Tejidos
Fuente: Wikipedia

La Ingeniería de tejidos, también conocida como medicina regenerativa terapia celular (según el autor este último término también puede ser considerado como un campo de la medicina regenerativa y no serían términos sinónimos), es la rama de la bioingeniería que se sirve de la combinación de células, métodos de ingeniería de materialesbioquímica y fisicoquímica para mejorar o reemplazar funciones biológicas.

Esta ingeniería es una especialidad que aplica los principios de la ingeniería y las ciencias de la vida a la fabricación de sustitutos biológicos que mantengan, mejoren o restauren la función de órganos y tejidos en el cuerpo humano. De naturaleza eminentemente interdisciplinaria, la ingeniería de tejidos incluye conceptos de ramas tan diversas como la biología celular, la microfabricación, la robótica y la ciencia de los materiales para diseñar partes de reemplazo del cuerpo humano.
Ejemplos actuales de la Ingeniería de tejidos son: 

  • Hígado Bioartificial: muchos de los esfuerzos de investigación han producido ayuda hepática usando hepatocitos vivos.
  • Páncreas artificial: las investigaciones engloban el uso de islotes de Langerhans para producir y regular insulina, particularmente en casos de diabetes.
  • Vejigas artificiales: en la Wake Forest University se ha conseguido implantar con éxito vejigas desarrolladas artificialmente en siete de 20 humanos, dentro de un experimento a muy largo plazo.
  • Cartílago: tejido cultivado en laboratorio ha sido usado con éxito para reparar cartílago de rodilla.


Nano Células Solares

A través de la nanotecnología se está desarrollando un material fotovoltaico que se extiende como el plástico o como pintura. No solo se podrá integrar con otros materiales de la construcción, sino que ofrece la promesa de costes de producción baratos que permitirán que la energía solar se convierta en una alternativa barata y factible.


Un grupo de investigadores del Georgia Tech Research Institute, ha desarrollado un diseño de paneles solares que podría revolucionar la energía solar. El rasgo principal del nuevo diseño es que está compuesto por torres microscópicas que capturan la luz solar porque tienen un área muy superior a la de los diseños tradicionales de paneles solares fotovoltaicos que son planos.

Estos nuevos paneles tridimensionales producen una cantidad 60 veces superior de electricidad que las células solares comunes. Capturan casi toda la luz que les llega, y también pueden hacerse de un tamaño más reducido y con un peso menor y una complejidad mecánica superior.

Esas pequeñas torres, que componen los paneles solares 3D, apenas miden 100 micrones de altura, construidas a partir de millones de nanotubos de carbono. Los paneles solares convencionales reflejan mucha de la luz que les llega, y reducen así la cantidad de energía que pueden generar, pero este nuevo diseño atrapa y absorbe la luz que recibe debido a la estructura de torres que pueden recibir la luz de diferentes ángulos. De esta forma también permanecen eficientes aunque el sol no los ilumine de forma directa.
Este nuevo descubrimiento fue realizado para poder crear paneles de menor tamaño para satélites y naves espaciales, pero los investigadores dicen que podría revolucionar la utilización comercial y residencial de paneles solares, ya que serían más livianos, pequeños y eficientes.


Nanoimpresión

En diversos sitios del mundo, se desarrollan sensores, transistores y láser con la ayuda de nanotecnología. Estos aparatos apuntan hacía un futuro de electrónica y comunicadores ultra-rápidos, aunque todavía se carece de las técnicas adecuadas de fabricación de los hallazgos logrados en el laboratorio

La idea no es utilizar esta tecnología para mejorar los métodos actuales de impresión de revistas y fotografías sino para lograr la fabricación de nanocables para la producción masiva de microchips o bien para ser utilizada en biomedicina. Este sistema también podría servir para crear micro lentes ópticos.

La litografía por nanoimpresión utiliza la fuerza mecánica para impresionar un patrón a escala nanométrica y es capaz de conseguir características mucho más pequeñas que la litografía óptica, que está a punto de alcanzar su límite físico. La técnica fue desarrollada como herramienta para miniaturizar los circuitos integrados, y una serie de compañías, entre las que se incluye Molecular Imprints en Austin, Texas, la siguen desarrollando para esta aplicación.
Sin embargo, hasta ahora ha resultado difícil poder escalar la litografía por nanoimpresión de forma fiable.


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REFERENCIAS
(1) http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/2004/08/nano-sensores-qumicos.htm
(2) http://iei.ua.es/investigacion/nanotecnologia/nanotecnologia-y-economia-estrategias-de-futuro
(3) http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_tejidos

Inventos Nanotecnológicos de 2014

Los Nuevos Inventos Nanotecnológicos
Fuente: MyE

La nanociencia no debe interpretarse solo como un paso más hacia la miniaturización. Representa potencialmente la posibilidad de lograr una convergencia de la física cuántica, la biología molecular, la química, las ciencias de la computación y la ingeniería.

Los científicos están dando grandes pasos en el estudio de los fenómenos a nanoescala y en el intento de obtener un mayor control sobre la materia. La nanotecnología permite a los científicos manipular la materia orgánica e inorgánica átomo a átomo o molécula a molécula. La “nanociencia” representa potencialmente una revolución en la construcción de dispositivos con precisión atómica. 
La nanociencia y la nanotecnología se espera que revolucionen la ciencia y la sociedad. Las aplicaciones en este campo tienen el potencial de transformar la medicina, la biotecnología, la agricultura, la industria manufacturera, la ciencia de los materiales, la industria aeroespacial, las tecnologías de la información y las telecomunicaciones, por nombrar tan sólo algunos sectores más afectados.

En un marco económico de fuertes restricciones, la ciencia ficción se ha aproximado más a la realidad que las previsiones de economistas o de científicos de otras especialidades.


Inventos Nanotecnológicos 2014
Fuentes: Noticias de la Ciencia, Tendencias 21



Nanorobot para Transportar Fármacos

En colaboración con colegas de Italia y Estados Unidos, unos especialistas de la Universidad de Aarhus en Dinamarca han dado ahora un paso importante para la construcción del primer nanorrobot de ADN capaz de albergar y liberar biomoléculas activas.

Utilizando una estructura autoensamblada de ADN, el equipo de Birgitta R. Knudsen de la Universidad de Aarhus, Sissel Juul de la Universidad Duke (Estados Unidos), y Federico Iacovelli de la Universidad de Roma (Italia), ha diseñado ocho singulares moléculas de ADN a partir de las propias moléculas naturales del cuerpo. Cuando estas moléculas se colocan juntas del modo adecuado, espontáneamente se agrupan creando la nanojaula.

La nanojaula tiene cuatro elementos funcionales que se autotransforman en respuesta a cambios en la temperatura circundante. Estas transformaciones abren o cierran la nanojaula.

En las pruebas de funcionalidad de la nanojaula, los investigadores, aprovechando los cambios de temperatura en las cercanías de la nanojaula, lograron que ésta atrapase a una enzima, y la mantuviera enjaulada.



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Muestra de una nanojaula. Fuente: Noticias de la Ciencia


Nanopartículas que Mejoran el Rendimiento de las Baterías de un Automóvil

Un equipo de ingenieros considera que usando nanopartículas con forma específica es factible construir baterías para automóviles eléctricos que sean más pequeñas, más potentes y tengan mayor eficiencia energética. Modificando del modo adecuado el tamaño y la forma de los componentes de las baterías, también se puede reducir el tiempo que tardan en recargarse. Esto último sería igualmente importante para mejorar su eficiencia.

Las baterías que hoy en día suministran energía a los automóviles eléctricos tienen limitaciones claras: Tardan bastante en recargarse; la carga no dura lo suficiente como para hacer trayectos de larga distancia; no permiten acelerar con rapidez; y son grandes y voluminosas. Ahora, unos investigadores de la Universidad de California en Riverside han rediseñado los materiales de un componente de las baterías, de un modo respetuoso con el medio ambiente, para resolver algunos de estos problemas.



Las baterías con esta mejora podrían ser usadas, además de en automóviles eléctricos, para almacenamiento de energía, incluida la solar y la eólica.

El equipo de David Kisailus se propuso mejorar la eficiencia de las baterías de ión-litio trabajando sobre uno de sus componentes, el cátodo.

El fosfato de hierro y litio (LiFePO4) ha sido empleado como material para el cátodo en baterías de vehículos eléctricos debido a su bajo coste, su baja toxicidad, y su estabilidad térmica y química. Sin embargo, su potencial comercial es limitado, ya que tiene baja conductividad electrónica y los iones de litio no tienen buena movilidad en su interior.


Para superar estas deficiencias, se han usado varios métodos basados en controlar el crecimiento de las partículas. Aquí, Kisailus y su equipo usaron un método especial, basado esencialmente en colocar reactivos en un recipiente y calentarlos a presión, como en una olla a presión.


Biorobots que Nadan en el Cuerpo
Fuentes: Tendencias 21

Un equipo de bioingenieros de la Universidad de Illinois (en Estados Unidos) ha desarrollado robots tan minúsculos como un microorganismo y que se autopropulsan para nadar, igual que los espermatozoides. Estas máquinas microscópicas fueron desarrolladas combinando células vivas en el interior de un polímero flexible. En un futuro, podrían servir para suministrar medicamentos o atracar el cáncer, directamente en el interior del organismo. 


Para su fabricación, los investigadores crearon inicialmente cada cuerpo de biobot usando un polímero flexible (un compuesto formado por varias moléculas). Después, cultivaron células de corazón cerca de la unión entre la cabeza y el rabo de dicho cuerpo. 


Autoorganización Celular

Un aspecto interesante del desarrollo de estos biobots ha sido el de la auto-organización de las células. “Un fenómeno emergente destacable", según Saif. 

El modo en que las células se comunican entre ellas en la cola de polímero flexible aún no se entiende del todo.Pero las células deben golpearse juntas, en la dirección correcta, para que la cola se mueva. Todo en un diseño mínimo, de sólo una cabeza y un filamento. 

“Cuando las células entran en la estructura, interaccionan con ésta y la vuelven funcional”, añade Saif. Los investigadores también probaron a fabricar biorobots de dos colas, que nadaron aún más rápido que los primeros.



Potenciales Aplicaciones

Los científicos ven interesantes aplicaciones para su invento a largo plazo. En general, creen que estos minúsculos robots podrían usarse para detectar sustancias químicas o luz, y ser aprovechados para fines médicos o medioambientales. 

Por ejemplo, en un futuro, tal vez puedan crearse estructuras de este tipo para esparcirlas por el organismo. Los biobots suministrarían en él medicamentos o realizarían cirugías mínimamente invasivas, e incluso podrían directamente el cáncer. 


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REFERENCIAS
(1) http://magementyestrategia.blogspot.com.ar/2013/09/los-nuevos-inventos-nanotecnologicos.html
(2) http://www.tendencias21.net/Crean-minusculos-robots-que-nadan-como-los-espermatozoides_a29847.html
(3) http://noticiasdelaciencia.com/sec/tecnologia/nanotecnologia/

Inventos Nanotecnologicos para Curar Enfermedades

Nanotecnología aplicada a la Salud

Las películas de ciencia ficción imaginaban pequeñas máquinas insertas en el cuerpo humano dispuestas a viajar dentro de él, diagnosticar y curar las enfermedades. 
En parte, estas visiones y sueños tecnológicos comienzan a ser realidad mediante complejas aplicaciones nanotecnológicas orientadas a curar enfermedades como el cáncer, esclerosis múltiple, y tratar enfermedades cerebrales diversas.

Los invito a ver estos notables avances para la salud y la calidad de vida.

Nanotecnología para Curar el Cáncer
Fuente: Solo Ciencia

Un equipo dirigido por Charles Lieber de la Universidad de Harvard ha fabricado un nuevo prototipo de detector altamente sensible capaz de detectar la presencia de un cáncer antes de que hayan aparecido los primeros síntomas. El nuevo prototipo de Lieber utiliza nanocables para detectar las proteínas que revelan la presencia de un cáncer y, según el científico, podría ser el primer paso hacia la fabricación y comercialización de aparatos muy poco costosos capaces de realizar pruebas con un muy alto nivel de precisión y que adquieren un nivel menos tóxico. 


En Stanford, el pasado agosto un equipo de investigadores de esta universidad, lograron matar células cancerígenas con nanotecnología, sin dañar a las células sanas, a través de la implantación de cañas sintéticas microscópicas, llamadas "nanotubulos", dentro de las células cancerígenas. Cuando las cañas están expuestas a rayos de luz infrarrojos desde un láser, se calientan, matando la célula. Mientras tanto, aquellas células que no tienen cañas no sufren daños. Aunque su explicación parece compleja, el método resulta tan fácil y barato, que un día podría ser disponible en farmacias tal cuál se distribuyen tests de embarazo.
Según un artículo en BBC Science, uno de los investigadores, Dr. Hongjie Dai señalaba que "Uno de los problemas más constantes en la medicina es cómo curar el cáncer sin dañar a tejidos normales. La quimioterapia destruye tanto células cancerígenas como células normales". No obstante, estos avances son importantes, pero otros expertos recomiendan más cautela, ya que creen que las predicciones excesivamente entusiastas sobre nuevas tecnologías que todavía no se han probado de manera extensiva no tienen fundamento. 

Esta "revolución médica" no sólo es capaz de asistir los problemas cancerígenos, sino que su estudio podría llevar a nuevos tratamientos durante los próximos diez años que ayuden a combatir y tratar enfermedades cardiovasculares, diabetes, cáncer, SIDA, Alzheimer y Parkinson. La nanotecnología, la ciencia de lo muy pequeño que hasta hace poco pertenecía al terreno de la ciencia ficción, tiene cada vez más peso en la medicina; quizás Isaac Asimov podría rehacer el guión de la película Viaje Alucinante y hacer que una microcámara se introdujera en el cuerpo de la víctima sin necesidad de reducir a sus protagonistas.


Nanotecnología para Curar el Cerebro
Fuente: Alt 1040
Fabrican nanopartículas capaces de transportar fármacos que superan la barrera hematoencefálica del cerebro. Este podría ser un gran paso en el tratamiento de tumores cerebrales o enfermedades neurodegenerativas.

Uno de los mayores problemas en el desarrollo de algunos medicamentos es la existencia de una estructura denominada barrera hematoencefálica. Esta auténtica empalizada existente en nuestro sistema nervioso central plantea verdaderos inconvenientes cuando tenemos por objetivo curar el cerebro, por ejemplo en el caso del tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.

Si quisiéramos por ejemplo utilizar un antitumoral para tratar un cáncer cerebral, tendríamos bastantes problemas para ello. En este caso, la BHE no es solo la gran barrera que estos fármacos han de superar, sino que existen otras complicaciones, como la resistencia a estos medicamentos y la mala perfusión de los vasos cerebrales. En otras palabras, es realmente complejo curar un tumor cerebral, ya que nunca se alcanzan las dosis adecuadas de fármacos en el cerebro para que el tratamiento sea eficaz.
 En general, para administrar fármacos con el objetivo de curar el cerebro, se abordan diversas estrategias. Una de ellas consiste en inyectar directamente el medicamento en el propio órgano y en otras ocasiones se trata de modificar químicamente el medicamento. Una forma totalmente innovadora para superar la BHE consiste en la utilización de la nanotecnología para ayudar a que los medicamentos puedan penetrar en el cerebro.
En un artículo publicado en Nature Communications, los investigadores demostraron que podían utilizar nanopartículas como vehículos para transportar un antirretroviral (el fármaco conocido como AZTTP). La novedad que aporta la nanotecnología reside en que los científicos emplean una técnica magnetoeléctrica para "guiar" al medicamento hacia su objetivo.


Nanopartículas para Detener la Esclerosis Múltiple

En lo que es un avance prometedor para la lucha contra la esclerosis múltiple, se ha diseñado una nanopartícula biodegradable capaz de servir de vehículo en el que transportar camuflado hasta alcanzar el blanco deseado un antígeno que permite "engañar" al sistema inmunitario y hacer que deje de atacar a la mielina.

La mielina conforma una capa aislante que rodea a los axones. Estos son prolongaciones filiformes de las neuronas que permiten trasmitir los impulsos nerviosos.

En la esclerosis múltiple, el sistema inmunitario ataca a esa membrana aislante de mielina. Cuando ésta deja de poder cumplir con su función, las señales eléctricas que constituyen los impulsos nerviosos ya no pueden ser transmitidas debidamente, lo cual acarrea síntomas que van desde un entumecimiento leve de las extremidades, hasta parálisis o ceguera.

La nueva nanotecnología, diseñada por el equipo de Stephen Miller, de la Escuela Feinberg de Medicina (dependiente de la Universidad del Noroeste) en Chicago, Illinois, Estados Unidos, también podría ser aplicada a diversas enfermedades en las que interviene de un modo u otro el sistema inmunitario, como por ejemplo la diabetes tipo 1, las alergias alimentarias, y las alergias de las vías respiratorias incluyendo el asma.

Esta nueva nanotecnología no frena de modo indiscriminado al sistema inmunitario, como hacen las terapias actuales para la esclerosis múltiple, las cuales vuelven a los pacientes más propensos a infecciones cotidianas y a registrar una mayor incidencia de cáncer.

Las nanopartículas, para el tratamiento específico de la esclerosis múltiple, se enlazan a antígenos de mielina. En ratones con los que se ha probado la técnica, el sistema inmunitario de los animales parece ser devuelto a su estado normal, ya que deja de tratar a la mielina como a un invasor externo y cesa su ataque contra ella.

Nanorobot que Combate Enfermedades dentro del Cuerpo

Un equipo de investigadores de la Universidad de Florida ha logrado avanzar un paso más cerca de hacer realidad el tratamiento rutinario a escala celular de enfermedades, al crear un diminuto robot que puede ser programado para desactivar el mecanismo de producción de ciertas proteínas asociadas a enfermedades.En pruebas de laboratorio, estos nuevos nanorrobots prácticamente erradicaron la infección por virus de la hepatitis C. La naturaleza programable de estos nanorrobots hace que sean potencialmente útiles contra enfermedades como el cáncer, así como contra diversas infecciones virales.

La tecnología desarrollada por el equipo del químico Y. Charles Cao y el Dr. Chen Liu, podría tener un amplio campo de aplicación, ya que, en principio, podría actuar en cualquier gen que se desee.
El nanorrobot sería un agente tan meticulosamente selectivo que entraría sólo dentro de las células enfermas, actuaría sólo sobre el proceso específico de la enfermedad dentro de esas células, y no alteraría a las células sanas.


Nanotecnología para determinar Antibióticos en la Leche

Mediante el empleo de la nanotecnología investigadoras argentinas lograron determinar en forma eficiente y rápida la concentración de antibióticos en muestras de leche.

“Con 2 miligramos de nanotubos de carbono [que se utilizan como materiales absorbentes para retener contaminantes de muestras de aguas y de suelos] logramos una mejor separación de los antibióticos a analizar”, señaló a la Agencia CyTA una de las autoras del estudio, la doctora Adriana Lista, profesora de Química Analítica de la Universidad Nacional del Sur (UNS), en Bahía Blanca (Argentina).

Las investigadoras usaron un equipo comercial de electroforesis, que es una técnica que sirve para separar y determinar moléculas, aplicando una diferencia de potencial para generar corriente dentro de un capilar de diámetro muy pequeño. Las especies químicas, una vez que se cargan, adquieren una cierta velocidad de migración diferencial que hace que se separen, por lo cual los analistas puedan determinarlas una a una. Lo novedoso de nuestro estudio fue que a la solución que fluye dentro del capilar le agregamos nanotubos de carbono para lograr una separación más eficiente”, destacó Lista, quien también es investigadora del Instituto de Química del Sur.

El trabajo fue publicado en la revista especializada Electrophoresis. En los próximos años, las autoras esperan que la técnica pueda tener una aplicación masiva en los laboratorios de control de la industria láctea y los organismos regulatorios.


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Referencias