Introducción

¿Es posible imprimir los treinta tomos de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler? ¿Qué tan pequeño es lo pequeño? Son algunas de las preguntas que se hizo el Premio Nobel de Física Richard Feynman en 1959 en su conferencia magistral There´s plenty of room at the bottom^[1],  La respuesta obligada a tales cuestionamientos sería que tendríamos como límite las dimensiones de los átomos y las moléculas que componen la materia. Pero el “Planteó que las leyes de la física no impedían manipular la materia átomo por átomo y que, de hacerlo, existiría todo un universo de posibilidades tecnológicas” (Antunez, y otros, 2010) Feynman demostró que es posible imprimir la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler al reducir el tamaño de la letra veinticinco mil veces. Cada puntito de las pequeñas letras cubriría un área que tendría aproximadamente mil átomos, sería una proporción suficiente para hacer posible la lectura de dicho texto por medio de aparatos físicos existentes.

A partir de aquella investigación, se empieza a hablar de un nuevo campo de investigación: la nanotecnología o tecnología molecular. Eric Drexler, importante investigador del campo, “La nanotecnología es el control de la estructura de la materia basado en el manejo de moléculas individuales que tiene el propósito de fabricar productos de diversa índole: nanocomputadoras y nanorobots, máquinas biológicas a escala molecular, y muchas cosas más” (Martínez Morales, 2005)

Para que nos demos una idea, lo que todos conocemos es que la tecnología se basa en el manejo de muchas moléculas: al fabricar microchips, cada línea del microcircuito está compuesta por montones de moléculas. Una reacción química habitual o las técnicas en el manejo del ADN trabajan también con muchas moléculas. En ningún caso era posible manipular de manera individual cada molécula.

La nanotecnología se propuso, lo logró y sigue rompiendo paradigmas (al avanzar tan rápido en muchos campos) en la investigación al hacer posible que cada molécula sea manipulada directa e individualmente para así desarrollar artefactos y máquinas que tienen muchos fines.

La nanotecnología abarca, aparte de sus áreas originales (física, química, ingeniería o robótica) otros campos que en un principio parecían muy alejados pero que hoy son muy importantes como la biología, la medicina o el Medio Ambiente. (Vega)

Actualmente, existen muchos productos cotidianos que fueron hechos con procesos nanotecnológicos como bloqueadores con nanopartículas encargadas de absorber la radiación ultravioleta, lámparas como las LED o los nanochips. En el campo de la medicina se han hecho pruebas que revelan mucha efectividad en el combate de virus, tumores o enfermedades como el cáncer. En la biología, se han desarrollado pesticidas que tienen nanopartículas encargadas de optimizar el tratamiento de aguas residuales.

Se espera que la nanotecnología ayude a resolver problemas de la sociedad, como el de la energía que actualmente es aún dependiente de los combustibles fósiles, abastecimiento de agua, entre otros. (Antunez, y otros, 2010)

El presente artículo pretende abordar el tema de una manera entendible para cualquier tipo de lector y que será – siendo optimista- sólo una pincelada al gran mundo que es la nanotecnología y pronostico que por la manera tan impresionante en la que evoluciona está ciencia, obsoleto en pocos meses.

Nano

El término Nano proviene del griego dwarf y hace referencia a las dimensiones en orden de 10^-9 de magnitud. Por tanto, un nanómetro es igual a 10^-9 m y la escala nanométrica va desde 0.1 hasta 100 nm.

Escala Nanométrica

Escala nanométrica

“El nanómetro es la unidad de medida microscopica con la que se miden átomos y moléculas, también determinan el espesor de una membrana celular, el tamaño de un virus o la longitud de onda de la radiación ultravioleta por poner algunos

ejemplos. Se puede definir la nanoescala como el intervalo comprendido entre 0.1 y 100 nm. Un nanómetro es una unidad de longitud equivalente a la milmillonésima parte de un metro o la milésima parte de una micra” (Miñón Hernández, 2015)  

Historia de la Nanotecnología

A pesar de que la nanotecnología es una ciencia bastante nueva, ya que surge en el siglo XX, se tienen indicios de que de manera indirecta se encuentran en nuestra vida cotidiana desde tiempos memorables:

“El ser humano, en algunos casos, ha usado las “nanotecnologías” durante siglos, por ejemplo, nanopartículas de oro y plata se han utilizado como pigmentos colorantes para cristales desde el siglo X d.C. Dependiendo de su tamaño, dichas nanopartículas pueden parecer rojas, azules o doradas. El reto de los antiguos químicos era lograr todas las nanopartículas del mismo tamaño, lo cual, aún hoy, constituye un desafío para los modernos científicos.” (Mendoza & Rodríguez López, 2007).

Como se mencionó anteriormente, las primeras referencias de la nanotecnología fueron dadas en 1959 por el físico estadounidense ganador del premio nobel Richard Feynmann en la conferencia There’s Plenty of Room at the Bottom en la que visualiza que era posible manipular materia a escala atómica y molecular:

“[…] Las leyes de la física, hasta donde yo puedo comprender, no nos prohíben la posibilidad de manipular la naturaleza átomo por átomo… no es un intento de violar ninguna ley […] pero en la práctica, no se ha hecho porque somos muy

grandes […] los problemas de la química y la biología pueden ser en gran parte resueltos si nuestra habilidad para ver lo que estamos haciendo y para hacer cosas a nivel atómico finalmente es desarrollada […] un desarrollo el cual creo que finalmente no puede ser evitado […]”  

La palabra “Nanotecnología fue usada por primera vez por el investigador de la Universidad de Kioto Norio Taniguchi en 1974 que llamó así a la capacidad de manipular materiales a nivel nanométrico.  En 1989, Don Eigler usó un microscopio electrónico para mover átomos de Xénon y escribir las siglas IBM y Eric Drexler fue el primero en analizar la posibilidad (del punto de vista físico) de construir un ensamblador molecular universal que llevaría a la posibilidad de producir bienes de consumo con el costo único de fabricación. (Vega)

Aunque la nanotecnología surge en las primeras décadas del siglo XX, se pudo empezar un campo de investigación y experimentarse de manera regular y sistemática sólo a partir del desarrollo de tecnologías que permitieron visualizar, medir, manipular y procesar la materia a ésa escala. Al inicio de éstas investigaciones fueron los microscopios de proximidad creados a mediados de los años 80´s.

Vista como una revolución moderna o de conocimiento, se dice que la nanotecnología:

“A diferencia de otras revoluciones tecnológicas que centraron su cambio en la fuente de energía (vapor, electricidad, motor de combustión interna) o en la trasmisión de información (telégrafo, informática, satélites artificiales) y que por lo mismo estaban relativamente acotadas a las esferas donde tales actividades podían desarrollarse, las nanotecnologías tienen como centro el cambio en la propia materia. La materia es requisito para cualquier actividad humana, por ello las nanotecnologías constituyen una revolución tecnológica que se va incrustando en todos los sectores de la economía.” (García Guerrero & Foladori, 2015).

Como ya se ha mencionado, la nanotecnología evoluciona muy rápido y en el siglo XXI ha tenido un gran desarrollo que no sólo está siendo el boom en cuestiones inimaginables hace diez años sino que también trae consigo conflictos entre la ciencia, la sociedad y la tecnología que son el resultado de medio siglo tratando de reivindicar los problemas sociales que trajeron consigo desarrollos de la ciencia y la tecnología como lo es la energía nuclear, los pesticidas agrícolas, la utilización de químicos tóxicos en artículos de uso diario, entre otros.

¿Nanociencia, Nanotecnología o Nanotecnociencia?

El “nanomundo” como empieza a ser nombrado el mundo de la nanotecnología, es increíble pero al mismo tiempo, aún desconocido y lleno de temores. El hecho tan simple de nombrarle, genera polémica: algunos consideran que es necesario diferenciar nanociencia y nanotecnología.

La Real Sociedad Británica define a la nanociencia como: estudio y manipulación de las partículas nanométricas; mientras que a la nanotecnología le toca el diseñar, caracterizar y producir estructuras, dispositivos y sistemas en escala nanoscópica. (Campillo & Zuleta, 2014)

Algunos otros autores sabedores de lo difícil que puede llegar a ser todo ése palabrerío, optan por llamarlo “nanotecnociencia” como rama de la tecnociencia, aunque hay quién para terminar el dilema plantean el término “nanología”. La mayoría de las personas simplemente le llama “nanotecnología” ya que es el término más utilizado cinentíficamente aunque igual hay quién sugiere que para llamarlo correctamente habría que decirle “nanotecnologías” (en plural) pues es un campo con disciplinas y aplicaciones distintas cuyo punto de encuentro es la escala nano.

Utilización de la Nanotecnología

Las razones por las que utilizamos una tecnología no han cambiado mucho a lo largo de la historia.

“Alimentos, viviendas, y guerras han motivado tecnologías casi tanto como, en sus inicios, a los seres humanos la confección de herramientas. Hemos visto

cambios dramáticos en el siglo pasado relacionados con la salud, la comunicación y el entretenimiento. Esto sugiere que la Nanotecnología se ocupará de las mismas aplicaciones, con cambios continuos también. La pregunta “¿por qué se usa?”” (Aznar, 2013) La Nanotecnología está presente en:

• La alimentación: detecta cuándo los alimentos están descompuestos.
• Edificación: aisla de aerogel (ahora) y ventanas de diamante (en el futuro)
• Comunicación: comunicación óptica
• Transporte
• Comercio: compiladores de materiales podrían crear productos cuándo sean necesarios
• Arte: Azul Maya desde hace 1200 años
• Religión: Vidrieras en las catedrales
• Salud
• Entretenimiento
• Organización: vigilar constantemente en cumplimiento de la ley
• Accidentes de choques: sensores a nanoescala fijos y móviles
• Escaneo: lentes para ondas evanescentes para poder ver en escala atómica y para sondas espaciales.

La División de Educación del Foresight Institute un importante grupo de reflexión y organización de intereses públicos que se enfoca en las futuras tecnologías transformadoras, ellos en vez de numerar las aplicaciones, abogan por que se use nanotecnología en:

1. Proporcionar energía limpia y renovable
2. Suministrar agua potable a nivel mundial
3. Mejorar la salud y la longevidad
4. Recuperar y preservar el medio ambiente
5. Hacer que la tecnología de la información esté al alcance de todos
6. Permitir el desarrollo espacial. (Aznar, 2013)

¿Cómo funciona la Nanotecnología?

Tenemos que considerar lo siguiente:

• La escala de tamaño mayor o menor afecta en mayor o menor grado algunos rasgos de rendimiento. (Resistencia de un material a peso de una hormiga teniendo en cuenta que ella es pequeña).
• La estructura molecular puede definir el comportamiento mecánico (concha de abalón), eléctrico (nanotubos de carbono) y óptico (alas de mariposa)
• En el límite inferior de la escala molecular, las propiedades físico cuánticas tienen mucho que ver por lo que la nanotecnología puede ser diseñada o evolucionada para explotar los impredescibles comportamientos que tiene eléctricos y ópticos.

“Casi todas las tecnologías requieren energía para funcionar, por lo que comprender las fuentes y las transformaciones de la energía es útil para comprender la Nanotecnología. Algunos sistemas presentan propiedades que sus componentes no tienen (por ejemplo, una colonia de hormigas frente a una hormiga). La organización de los sistemas pueden ser centralizada o distribuida, y los cambios a veces van hacia atrás y hacia adelante como evolucionan las tecnologías (ordenadores centrales, seguidos por PCs, seguidos por los servidores web centrales, seguidos por teléfonos inteligentes, etc.).” (Aznar, 2013)

• Los sistemas complejos están regularmente hechos de bloques de construcción repetitivos (transistores en un circuito integrado) y puertos de salida (equipos que constan de aplicaciones que se mueven en S.O.^[2] programados para microprocesadores compuestos por puertas lógicas constituidas por transistores de material semiconductor)
• Repetir bloques y las puertas de salida son una manera de lidear con diseños complejos, pero que están en sistemas evolucionados (células parecidas a las vegetales o animales que tienen estructuras de puertas de salida para metabolismo y circulación).
• Los sistemas naturales y computacionales son promovidos por la informática sean de computadoras o códigos de ADN para así poder entender los sistemas a través de información que procesen, poniendo poca atención al elemento que procesa la información (se puede entender cómo funciona un robot a través de algoritmos por los que se procesa la información).

Cambios que trae la Nanotecnología

La nanotecnología nos está dando esperanza de vida y promete cambiar de manera inimaginable nuestra salud por medio de la nanomedicina.

“Cosas como encapsular un fármaco dentro de un polímero diseñado para  atravesar las barreras de la célula humana y sus mitocondrias; suministrar el fármaco directamente a las mitocondrias en lugar de inundar todo a lo largo del cuerpo del paciente. Los investigadores diseñan la nanoescala del fármaco de acuerdo con su tamaño y su carga eléctrica, de forma que pueda atravesar las capas protectoras de las mitocondrias. En el futuro, los robots a nanoescala (nanobots) podrán ser inyectados en el torrente sanguíneo de los seres humanos para “cazar” patógenos o destruir plaquetas. Sí, o cuando, los nanobots puedan regenerar las células “defectuosas” en el organismo humano, el envejecimiento puede ser detenido”. (Aznar, 2013).

Si queremos filosofar, debemos preguntarnos cuánto tiempo debe vivir una persona así como el impacto que esto tendría en la economía mundial y en los índices de población. La gente podría vivir siglos pero ¿Se aburriría? ¿Cómo conviviría gente de siglos diferentes?

La nanotecnología cambiaría drásticamente el trabajo cuándo los “compiladores de materia” sean cómodos de usar como los tostadores. Las impresoras en 3D aún  tienen más magnitud que la escala nanométrica y se limitan a usar materiales comunes de impresión. Los primeros compiladores de materia podrán utilizarse para construir más de los mismos. Cuándo se vuelvan comunes como una televisión en las casas, podríamos tener alimentos moleculares en empresas u hogares, de una manera tan cotidiana como prender un foco.

La recreación y percepción de la realidad sufrirán cambios gracias a la nanotecnología. La realidad virtual será más real que nunca y será una de las áreas con más éxito de la nanotecnología. Primero, serían los lentes de contacto (o algo parecido) que nos darán visión gráfica del mundo, la visión del mundo que se mueve a medida que avanzamos. En segundo plano, la posible aparición de robots (nanobots o microbots) y en tercer lugar, que dichos nanobots sean capaces de viajar por la sangre hasta el cerebro y estimulen los sentidos para poder oír, leer, ver o sentir algo.

Con la que sea de las anteriores direcciones, se podrían crear propias realidades para explorar, crear o incluso como adicción; si los nanobots pudieran lograr hacerlo, las sensaciones del cerebro serían tales que el efecto sobrepasaría los de las drogas conocidas. Aznar (2013) nos dice que la Nanotecnología podría cambiar nuestra naturaleza humana y la supervivencia misma de nuestra especie. La realidad virtual es sólo un pequeño ejemplo de cómo se puede cambiar la forma en que el cerebro actúa.  La manera de funcionar de los nanobots a escala molecular permitirá que el cerebro actúe en un nivel objetivo.

“¿Nos daría eso la capacidad de sentir y percibir más allá de nuestros cuerpos físicos? ¿Nos daría acceso a niveles de información más rápidos y más íntimos que los que ya ofrecen los teléfonos inteligentes? ¿Se nos permitiriá trabajar de forma integrada como una mente colectiva, en contacto permanente con muchos otros? ¿Nos modificaría tanto de manera que tendríamos poco en común con los  seres humanos no modificados por la nanotecnología?” (Aznar, 2013)

Los aparatos a nanoescala sumado al poder de la tecnología son algo difícil de evitar. Pueden ser utilizados para mejorar al ser humano o para inventar tecnología superior a los humanos, como lo hemos visto en tantas películas.

Debemos estar atentos al desarrollo de las nanotecnologías.

Panorama en México de la Nanotecnología

La nanotecnología está presente en muchos países del mundo y en México no es la excepción. A continuación se enuncia una iniciativa bastante interesante de científicos mexicanos y también un repaso de algunas empresas nanotecnológicas que la están rompiendo en el país y poniéndonos a nivel de producción en nanotecnología.

Sinanotox

El Sistema Nacional de Evaluación Nanotoxicológica es una iniciativa impulsada por un grupo multidisciplinario de científicos preocupados por los riesgos que pueden traer algunos nanomateriales y nanopartículas en los seres humanos y el medio ambiente. Los investigadores están apoyados por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Gabriel Luna Bárcenas, el responsable técnico, señaló que el sistema es muy importante ya que será apoyo a investigadores y tomadores de deciones para que puedan consultar cuáles son los nanomateriales y nanopartículas que pueden tener consecuencias perjudiciales.

“Sinanotox consiste en desarrollar un sistema de batería de pruebas toxicológicas que permita a investigadores, gobierno e industria la evaluación de riesgos ocupacionales y desempeño de nanomateriales cuando se exponen a diferentes organismos, así como los estudios microbiológicos relacionados. También se incluyen estudios relacionados con la simulación de tejidos vivos cuando se exponen a diferentes materiales nanométricos”. (Sánchez, 2018).  

El conocer la toxicología tradicional sobre el análisis de exposición, su transporte a través del cuerpo y el destino de los tóxicos convencionales no aplica en las nanopartículas porque su tamaño les da propiedades únicas.

“Sinanotox será sistema virtual de fácil acceso vía Internet, donde el usuario podrá acceder a las baterías de pruebas a través de un sistema inteligente de guía en función del tipo de nanomaterial”. (Sánchez, 2018).

El sistema fue desarrollado por mexicanos y marcará precedentes mundiales ya que Sinanotox a diferencia de los sistemas europeos, tendrá información de todas las ramas de conocimiento que tiene la nanotecnología.

“Sinanotox se distingue de los demás en el hecho de conjuntar básicamente todas las capacidades instrumentales y de especialización científica de los investigadores mexicanos en las áreas relacionadas. Este hecho ayudará a que Sinanotox sea un sistema independiente de evaluación toxicológica de nanomateriales”. (Sánchez, 2018).

La primera versión debe estar lista a mediados de 2018 y será un instrumento muy valioso para distinguir nanomateriales ya que actualmente son utilizados en las industrias agrícolas, de salud, alimentos, entre otros.

Empresas Nanotecnológicas en México

Empecemos dando un panorama general de cómo México se empieza a involucrar en la investigación nanotecnológica:

• En 2001, el gobierno le da a las nanotecnologías el reconocimiento en las políticas de Ciencia y Tecnología.
• En 2009, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) financia una Red Nacional de Nanociencia y Nanotecnología para dar facilidad al trabajo científico.
• Se estima que alrededor de setenta millones de años se han invertido en NT^[3] el último quinquenio.
• En 2008, un conjunto de empresas avanzadas del ramo se ubicaron en Monterrey, Nuevo León.
• Hay, sin ser menos importantes, empresas con alta tecnología en estados como Chihuahua, Puebla, entre otros.
• Diversas fuentes señalan que México ocupa el segundo lugar en desarrollo de NT en América Latina. El primero es Brasil y Argentina el tercero. (Záyago Lau, Foladori, Appelbaum, & Arteaga Figeroa, 2013)

El estudio que arrojó las cifras que se darán a continuación se hizo del 2010 al 2012 y ubico las siguientes empresas que desarrollan nanotecnologías en el país:

• Nuevo León, 39 empresas
• Ciudad de México, 31 empresas
• Estado de México, 10 empresas
• Jalisco, 3 empresas
• Tamaulipas, Sonora y Coahuila, 2 empresas
• Baja California, Hidalgo, Morelos, Puebla, San Luis Potosí, Quintana Roo, Veracruz y Yucatán, sólo 1 empresa.

Dichas empresas se desarrollan en distintos sectores como:

• Químico
• Agua
• Componentes eléctricos
• Plástico y hule
• Construcción
• Comercio
• Alimentos
• Nanomateriales
• Equipo industrial
• Electrónicos
• Acero y Hierro
• Automotriz
• Biotecnología

Estamos presentes en la invención de NT, pero aún falta mucho por hacer y sobre todo, se requiere apoyo del gobierno para la investigación.

Propuesta de Tesis

A manera futurista…

“Desarrollo de microchip que permita a las mujeres no sufrir transtornos hormonales durante el ciclo menstrual y la menopausia”

Construir un microchip capaz de detectar los índices hormonales de la mujer y estabilizarlo antes del sufrimiento de crisis o incluso evitar los síntomas de la menstruación como dolores del vientre o de la menopausia como los bochornos.

Conclusiones

La pregunta de Feynman ¿Es posible imprimir los treinta tomos de la Enciclopedia Británica en la cabeza de un alfiler? Ahora puede ser constestada con un rotundo SÍ. La nanotecnología está muy por encima de lo que alguna vez imaginamos y de lo que se puede soñar.

El mundo tiene constantes carencias que no han podido ser solucionadas con dinero de grandes naciones (o más bien, no ha querido ser invertido). La nanotecnología podría erradicar el hambre de la Tierra, podría curar el cáncer o incluso, darnos vida eterna.

Como pudimos ver, es una ciencia bastante nueva aunque hay representaciones de ella incluso hasta en vitrales y cerámica de los antepasados pero su estudio tal cual lo conocemos va a un paso de evolución bastante acelerado. Algo con lo que me topé es que una fuente mayor a cinco años era arriesgada o sólo para sacar conceptos básicos ya que los estudios del hoy ya son otros.

La nanotecnología estudia las moléculas individuales y es llamada por algunos autores la “Revolución Tecnológica del Siglo”. No obstante, muchos más le tienen miedo a las consecuencias que pueda traer en la vida cotidiana de las personas. Como pudimos ver, la NT está metida en todas los sectores, al ser multidisciplinaria, igualmente necesita gente muy capacitada en áreas como física, química, medicina, entre otras. En México hay poca, pero significativa presencia de empresas nanotecnológicas y se cuenta con el apoyo gubernamental y el respaldo del Conacyt para la investigación.

Espero un buen asiento para poder ver el nuevo mundo que traerá consigo la nanotecnología, aún hay mucho por hacer en materia legal ya que lo que menos gustaría sería violar las leyes humanas y perjudicarnos a nosotros mismos.

Bibliografía

Antunez, J., Maytorena, J., Morales, L., Isabel, P. M., Petranovskii, V., & Oscar, R. (2010). Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM. Obtenido de           Centro de Nanociencias y Nanotecnología UNAM:

https://www.cnyn.unam.mx/archivos/libro/preguntasmundoNano.pdf

Aznar, M. (2013). Pensamiento Crítico acerca de la Nanotecnología. Revista Digital Universitaria. Obtenido de

http://www.revista.unam.mx/vol.14/num4/art35/index.html

Campillo, B., & Zuleta, G. (2014). Bioética y nanotecnología. Revista Lasallista de Investigación, 63-69.

García Guerrero, M., & Foladori, G. (2015). Divulgación de Ciencia y Tecnología:

los límites del enfoque técnico en las nanotecnologías. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias , 508-519.

Martínez Morales, M. (2005). De las vajillas de los aguazulejos a la nanosistemas de zyvex. Revista La Ciencia y el Hombre, 25-28.

Mendoza, G., & Rodríguez-López, J. L. (2007). La nanociencia y la nanotecnología: una revolución en curso. Perfiles Latinoamericanos, 161-186.

Miñón Hernández, D. (04 de 12 de 2015). Características físicas y químicas del almidón nativo y nanoestructurado de maíz azul y sus propiedades biológicas en diabetes inducida en ratas Wistar. (U. Veracruzana, Recopilador) Xalapa, Veracruz, Mexico. Obtenido de

http://cdigital.uv.mx/handle/123456789/46750

Sánchez, V. (05 de 03 de 2018). Conacyt Prensa. Obtenido de Conacyt Prensa:

http://newsnet.conacytprensa.mx/index.php/documentos/42953-losgrandes-riesgos-de-las-nanoparti-culas

Vega, A. F. (s.f.). Facultad de Química UNAM. Obtenido de Facultad de Química UNAM: http://depa.fquim.unam.mx/liberacion/pdf/nanotecno.pdf

Záyago Lau, E., Foladori, G., Appelbaum, R. P., & Arteaga Figeroa, E. R. (2013). Empresas nanotecnológicas en México: hacia un primer inventario. Estudios Sociales, 10-25.

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[1] Traducción: Hay abundante espacio en el fondo

[2] Sistemas Operativos

[3] Nanotecnologías