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La nanotecnología puede ayudar al avance médico

Posted by on Abr 26, 2016 | 0 comments

La nanotecnología puede ayudar al avance médico

Un grupo de físicos ha reportado la construcción del motor más pequeño jamás creado, a partir de un solo átomo. Al igual que cualquier otro motor convierte la energía térmica en movimiento – pero lo hace en una escala tan pequeña nunca vista antes. El átomo está atrapado en un cono de energía electromagnética y se usan rayos láser para calentarlo y enfriarlo, lo que hace que el átomo se mueva hacia adelante y atrás en el cono como un pistón del motor.

Los científicos de la Universidad de Mainz en Alemania que están detrás de la invención no tienen un uso particular en mente para el motor. Pero es un buen ejemplo de cómo somos cada vez más capaces de replicar las máquinas cotidianas a pequeña escala. Esto abre el camino para algunas posibilidades muy interesantes en el futuro, sobre todo en el uso de nano-robots en medicina, que podrían ser enviados en el cuerpo para liberar fármacos dirigidos o incluso luchar contra enfermedades como el cáncer.

La nanotecnología trata con objetos ultra-pequeños de tamaño de una mil millonésima parte de un metro, lo que suena a una escala imposiblemente pequeña en la que construir máquinas. Pero el tamaño es relativo a lo cerca que se está de un objeto. No podemos ver las cosas a nanoescala a simple vista, al igual que no podemos ver los planetas exteriores del sistema solar. Sin embargo, si nos acercamos, con un telescopio a los planetas o un poderoso microscopio electrónico a los nano-objetos, cambiamos el marco de referencia y las cosas se ven muy diferentes.

Sin embargo, incluso después de conseguir un vistazo más de cerca, todavía no podemos construir máquinas a escala nanométrica utilizando herramientas de ingeniería convencionales. Mientras que las máquinas regulares, tales como los motores de combustión interna en la mayoría de los coches, operan de acuerdo a las reglas de la física establecidas por Isaac Newton, las cosas a nanoescala siguen las más complejas leyes de la mecánica cuántica. Así que tenemos herramientas diferentes que tienen en cuenta el mundo cuántico con el fin de manipular los átomos y las moléculas de una manera que se les utiliza como bloques de construcción de nanomáquinas. Aquí traemos cuatro máquinas moleculares que podrían tener un gran impacto:

Motor de grafeno para nanorobots

grafeno

Investigadores de Singapur han mostrado recientemente un motor simple pero de tamaño nanométrico hecho de una pieza altamente elástica de grafeno. El grafeno es una lámina bidimensional de átomos de carbono que tiene una resistencia mecánica excepcional. La inserción de algunas moléculas de cloro y flúor en la retícula grafeno y disparar un láser hace que la lámina de graneo se deforme. Cambiando rápidamente el láser de encendido a apagado hace que la bomba de graneo se mueva adelante y atrás como el pistón en un motor de combustión interna.

Los investigadores creen que el nano-motor de grafeno podría ser utilizado para alimentar pequeños robots, por ejemplo, para atacar las células cancerosas en el cuerpo. O podría ser utilizado en lo llamado “lab-on-a-chip” – un dispositivo que reduce las funciones de un laboratorio de química a pequeños paquetes que se puede utilizar para análisis de sangre rápidos, entre otras cosas.

Rotor sin fricción

rotor

Los rotores que producen movimiento en máquinas tales como motores y ventiladores de aeronaves sufren de fricción, lo que limita su desempeño. La nanotecnología se puede utilizar para crear un motor de una sola molécula, que puede girar sin ninguna fricción. rotores normales interactúan con el aire de acuerdo con las leyes de Newton a medida que giran alrededor y por lo experimentan fricción. Pero, en la nanoescala, rotores moleculares siguen la ley cuántica, lo que significa que no interactúan con el aire de la misma manera y por lo tanto la fricción no afecta a su rendimiento.

La naturaleza, de hecho ya nos muestra que los motores moleculares son posibles. Ciertas proteínas pueden viajar a lo largo de una superficie utilizando un mecanismo de rotación que crea movimiento a partir de de energía química. Estas proteínas motoras son las que hacen que las células se contraigan y por lo tanto son responsables de nuestros movimientos musculares.

Investigadores de Alemania informaron recientemente de la creación de un rotor molecular mediante la colocación de moléculas que se mueven dentro de pequeños orificios hexagonales conocidos como nanoporos en una fina pieza de plata. La posición y el movimiento de las moléculas hizo que comenzaran a girar alrededor del agujero como un rotor. Una vez más, esta forma de nano-motor podría ser utilizado para alimentar un pequeño robot dentro del organismo.

Nano-cohetes dirigidos

Un cohete es el vehículo más rápido hecho por el hombre que puede viajar libremente a través del universo. Varios grupos de investigadores han construido una versión nanoescala de control remoto de un cohete de alta velocidad mediante la combinación de nanopartículas con moléculas biológicas.

En este caso, el cuerpo del cohete fue hecho de una perla de poliestireno recubierta de oro y cromo. Esto se une a múltiples moléculas catalíticas “motores” utilizando hebras de ADN. Cuando se coloca en una solución de peróxido de hidrógeno, las moléculas del motor causan una reacción química que produce burbujas de oxígeno, obligando a que el cohete se mueva en la dirección opuesta. Un rayo de luz ultravioleta en un lado del cohete hace que el ADN se rompa, separando los motores y el cambio de dirección del cohete. Los investigadores esperan desarrollar el cohete para que se pueda utilizar en cualquier entorno, por ejemplo, para administrar fármacos a un área objetivo del cuerpo.

Nanopartículas magnéticas

magneticas

Transportar medicamentos a través del cuerpo con nanopárticulas magnéticas ya está siendo explorado en la Universidad de Lancashire. Los fármacos se inyectan en una estructura con unacubierta magnética que puede expandirse en presencia de calor o luz. Esto significa que, una vez insertado en el cuerpo, pueden ser guiadas a la zona de destino mediante imanes y luego se activa para expandir y liberar su fármaco.

Esta tecnología también está siendo estudiada para las imágenes médicas. La creación de las nanopartículas para reunirse en ciertos tejidos y luego escanear el cuerpo con una imagen de resonancia magnética (MRI) podría ayudar a problemas de relieve tales como diabetes.

 

Fuente: www.iflscience.com

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