Nanobots

Los nanorobots o nanobots hicieron su estreno en el imaginario colectivo el año 1959, en que el físico teórico Richard Feynman predijo que un día sería posible construir máquinas tan diminutas que estarían formadas de sólo unos pocos miles de átomos. Posteriormente en la novela de 1987, “Engines of Creation”, Eric Drexler describe nanobots capaces de destruir células cancerígenas, recoger radicales libres o reparar el daño sufrido en los tejidos celulares.

Historia y definiciones

El señor Drexler, anteriormente citado, escribió la novela, basándose en algunas ideas previamente expuestas porel físico Richard Feynman. En ella habla de un nuevo concepto en la ciencia ficción y lo que se transformó en un objetivo real para muchos investigadores que creyeron en su realización: los nanorobots o “Ensambladores”. Lo que trató de explicar en su momento como pequeñas fábricas que tenían la capacidad de construir o destruir moléculas en base a elementos circulantes en el torrente sanguíneo, lo que originalmente llamó “Ensambladores moleculares” como una referencia a una estructura que existe en el interior decada célula de todo ser vivo llamado “Ribosoma” que son los “ensambladores” naturales y los encargados de crear proteínas complejas a partir de aminoácidos que entran a las células.

No es tan fácil caminar por el camino de la miniaturización, y eso lo sabemos más que bien. Cada día nos alegramos al escuchar que tal o cual fabricante de chips para computadores pasó a un proceso de producción más pequeño, reduciendo así la cantidad de energía usada, calor producido y permitiendo la incorporación de más transistores en el mismo espacio. Pero cada paso es una transición de muchos meses y el recorrido hasta el momento actual ha sido de varios años.

¿Como fabricar tu propio Nanobot?

El primer paso para crear algo, es entenderlo. En los últimos años se ha avanzado enormemente en muchos de los campos necesarios para crear esta tecnología. La genética, la bioquímica, la física y la ingeniería son los pilares para la creación y el desarrollo de la nanotecnología.

Gracias al estudio del ADN se puede comprender que es lo que necesitamos para “lo normal” y que es lo que se altera, por lo que se puede comprender qué es lo que debemos cambiar.

Es importante entender que necesitamos fabricar un “dispositivo-robot” que mide micrómetros y que debe contar con ciertas propiedades mínimas para funcionar adecuadamente. Si nos ponemos a pensar, ¿qué material conocemos muy bien y que tenga la capacidad de ser un semiconductor?, rápidamente aparece ante nuestros ojos el muy popular y nunca bien ponderado Silicio. Presente en cada componente electrónico, es un material bien estudiados gracias a sus propiedades. Pero cuando compite con materiales orgánicos se queda muy atrás. El enlace que se establece entre dos átomos de Carbono es mucho más potente que el que se establece entre dos átomos de Silicio, por lo que cualquier material construido en base a Silicio sería muy inestable y no nos serviría para nuestro proyecto.

Fue así como se encontró una nueva combinación: Silicio y Oxígeno. Sus principales ventajas son:

• Su fuerte enlace bidireccional covalente.
• La facili dad con que se puede polimerizar para formar estructuras 3D (Tecosilicatos).
• Su alta resistencia y estabilidad térmica.
• Su estabilidad en condiciones oxidantes.
• Ambos son de los elementos más abundantes en el planeta.

¿Cómo los hacemos funcionar?

Ya tenemos nuestros materiales. Podemos tomar nuestro soldador, nuestro destornillador y martillo y ponernos manos a la obra. El resultado un hermoso y flamante Nanobot. Pero la pregunta lógica es: ¿qué tipo de pilas usa esta cosa?

Como explicamos en los conceptos previos el ATP es l energía de nuestro cuerpo y se encuentra por doquier. Entonces a nuestros científicos se les ocurrió la brillante idea de tomar prestado nuestra propia energía para movilizar estos aparatitos.

Imaginemos la proteína de ATP como un globo. Al interior se encuentra el preciado combustible que nos permitirá suplir de energía al robot. Para extraer esta energía es necesario una enzima capaz de romper o “pinchar” este globo para que deje escapar la energía.

Fue así como se ideó inicialmente una molécula de dos polos. Un polo sintético como motor o hélice y un polo biológico sería una enzima capaz de extraer la energía.

Esto fue lo que logró Carlo Montemagno y sus colegas de la Cornell University de Nueva York en el año 2000. El helicóptero “biomolecular” realizado en Cornell mediante el armado de las partes mecánicas superminiaturizadas y moléculas orgánicas, tiene una hélice de un largo de 150 nanómetros que dan ocho vueltas por segundo. A pesar de lograr una tasa de éxito muy baja, fue una brillante primera aproximación a resolver el problema.

¿Como hacemos que se muevan?

Como el ingenio humano no tiene límites, cada grupo de científicos ha intentado resolver el problema a su manera. Desde la rudimentaria hélice que ya describimos, pasando por simular el movimiento de las bacterias por medio de “brazos” o cilios que sirven para nadar hasta uno de los más prometedores basado en ADN.

Por lo novedoso desus construcción y por ser el más avanzado técnicamente voy a describir un poco en qué consisten estas “piernas de ADN”.

Imaginemos un robot al que le colocamos dos piernas hechas de una cadena de ADN cada una.

En su extremo distal, una proteína adhesiva para poder avanzar por las superficies por las que se desplaza. En el otro extremo próximo al cuerpo tenemos la hebra de ADN que codifica una proteína que actúa como switch ON. Al actuar esta proteína sobre la “pierna” ésta se mueve hacia adelante, la pierna avanza y la proteína “zapatilla” se adhiere al suelo. Pero mientras el segmento inferio

r se mueve hacia adelante, el superior rota hacia atrás y nuevo ADN codifica una nueva proteína que funciona como switch OFF y resetea la posición de la “pierna” para volver a su posición original y comenzar el ciclo de movimiento una vez más. Este movimiento se va alternando entre ambas “extremidades” lo que permite la vertiginosa velocidad de 30 nm por paso.

Ahora tenemos nuestro micro Terminator capaz de matar un virus, una bacteria y con suerte un protozoo. Capaz de recorrer nuestro cuerpo y ejecutar las órdenes para las que están programados. Ahora veremos las posibles aplicaciones que se les puede dar a estos enanitos.

Posibles usos

Entre los principales interesados en el desarrollo de esta tecnología ha sido la NASA. Como muchos avances en materiales y medicina, han sido impulsados por estudios de la NASA para mejorar la tecnología en sus viajes espaciales. Pero que interés ven ellos en la Nanotecnología?

Muy simple. Su meta es un viaje tripulado a Marte. Pero sabemos que con la tecnología actual sería imposible, ya que el ser humano no está hecho para vivir en condiciones de baja gravedad. Los músculos y los huesos son los primeros en sufrir estas consecuencias. Se pierde aproximadamente un 1-2% mensual de densidad ósea y aproximadamente lo mismo le pasa a los músculos que no deben realizar ningún tipo de esfuerzo para realizar movimientos.

Primera Generación

En un par de años aparecerá la primera camada de nanosensores. Éstos serán capaces de transmitir información desde el interior del cuerpo humano hacia receptores ubicados en el exterior de cuerpo. Información valiosa para el control de enfermedades crónicas o para combatir infecciones. Por ejemplo una persona diabética podrá usar estos dispositivos para ajustar su dosis de fármacos o que una alarma lo alerte que ha comida demasiados pasteles.

La posibilidad de crear nanosensores que puedan detectar virus, bacterias, toxinas y incluso células específicas será un gran avance en el diagnóstico de enfermedades e incluso el tratamiento dirigido del cáncer. Se logrará unir nanosensores específicos paracélulas tumorales que las sensibilizarán para que fármacos o terapias de radiación las maten sin alterar las células sanas circundantes.

El último avance de esta generación serán unos dispositivos que podrán crear moléculas desde el interior del cuerpo. Tomarán los aminoácidos circulantes y gracias a patrones preestablecidos serán capaces de sintetizar moléculas, enzimas, hormonas, etc. Estos dispositivos, todavía no nanométricos, ayudarán a transformar el cuerpo humano en una máquina más eficiente aún. Éste será el avance más significativo antes de pasar al siguiente nivel.

Segunda Generación

La técnica ya ha logrado minimizar a estas máquinas al nivel nanométrico y la capacidad de actuar. Aunque no inteligentemente, sí lo hacen gracias a señales dadas desde un dispositivo emisor que actúa como jefe de obras. Robots especializados serán introducidos a nuestro organismo para cumplir misiones específicas: reparadores, destructores, manutención, producción, etc.

Luego los científicos lograrán unir células madres a nanobots que mejorarán las terapias que actualmente se encuentran probando y tienen un par de indicaciones como tumores de médula ósea o infartos cardíacos para recuperar el tejido cardíaco muerto.

Tercera Generación

El último estadío de la evolución de la nanotecnología será el desarrollo de la autoreplicación y la inclusión de IA. Funciones superiores necesarias para trasnformar a los Nanobots en NanoDocs.

La autoreplicación es clave para la efectividad de tratamientos masivos o al menos para pensar en robots que mantengan un cuerpo humano. Para lograr mantener las funciones vitales de un cuerpo es necesario un ejército de robots que viajen a través de nuestros vasos sanguíneos, entren en los tejidos blanco y realicen sus acciones. Además es necesario que tengan la capacidad de mantener un número constante ante eventuales pérdidas o malfuncionamiento. Es necesario que sean capaces de aumentar su número en caso necesario y posteriormente autodestruirse para volver a un “estado basal”.

El cuerpo humano cuenta con un sistema de autodestrucción de células tumorales muy eficiente, pero este sistema se desgasta y sería ideal contar con un sistema de respaldo ante eventuales fallas de nuestro sistema protector.

Las enfermedades crónicas serían las más beneficiadas, las enfermedades autoinmunes y las degenerativas cortarían de raíz el problema al destruir el factor que las produce y al mismo tiempo reparar el daño. Los traumatismos requerirán menos tiempo para su recuperación gracias a la reparación dirigida por estos obreros nanométricos. Incluso pacientes que ya presentan daño se podrán ver beneficiados por las terapias con nanodocs.

Conclusión

Nos encontramos en un momento histórico en el desarrollo de la ciencia. Sin lugar a dudas se puede afirmar que ésta es la tecnología más importante que va a desarrollar el ser humano en los próximos años. Todas las tecnologías van a converger hacia la nanotecnología ya que permite la manipulación de lo que creamos desde el nivel básico. Además tiene aplicaciones en todos los campos de la técnica humana.

El campo de la medicina es el que más nos permite soñar, pero ya existen ejemplos en la actualidad sobre usos de la nanotecnología y sobretodo de los nanomateriales. Lentes ópticos que no se rayan, telas que no se manchan, materiales de construcción con características asombrosas: peso, flexibilidad, resistencia, etc.

Este es el punto donde saltan miles de preguntas. ¿Cuánto debemos vivir? ¿Cuáles son los límites que estamos dispuestos a aceptar? ¿Tenemos el poder de Dios en las manos?

*artículo consultado en: www.madboxpc.com/nanobots-el-futuro-de-la-biorobotica/